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Straßenbeleuchtungseinrichtung Die Erfindung liegt auf dem Gebiet
der Straßenbeleuchtung mit Fluoreszenzlampen und bezieht sich insbesondere auf eine
Straßenbeleuchtungseinrichtung mit langgestreckten Fluoreszenzlampen.
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Dabei sollen bei einer Reihenschaltung von Straßenbeleuchtungslampen
die üblichen Normen benutzt werden können. Bei der ziemlich weitgehend verwendeten
Reihenschaltung von Glühfadenlampen für Straßenbeleuchtungszwecke wird der Strom
durch diese Serienschaltung konstant gehalten, und zwar im allgemeinen auf 6,6 Ampere.
-Wenn man eine Reihenschaltung bei Fluoreszenzlampen anwenden will, so entstehen
keine besonderen Schwierigkeiten, sofern die Lampen keine Vorheizung der Elektroden
verlangen, wie es bei den Sofortanlauflampen der Fall ist. Man muß nämlich lediglich
an einer dem betreffenden Lampentragarm verhältnismäßig benachbarten Stelle einen
geeigneten Transformator mit hohem Blindwiderstand und konstantem Strom bei hoher
Spannung anordnen und zwei Leitungen von den Sekundärklemmen zu dem Tragarm führen,
in welchem eine Reihe von Fluoreszenzlampen in Reihenschaltung angeordnet sind.
Man muß jedoch bedenken, daß die Sofortanlauflampen bzw. -systeme verhältnismäßig
teuer sind und wegen der Ballastverluste keinen sehr guten Wirkungsgrad besitzen.
Wenn man aber Fluoreszenzlampen mit vorgeheizten Elektroden verwenden will, treten
Schwierigkeiten insofern auf, als man zwei Leitungen zur Zuführung des Heizstromes
für jede Elektrode oder für
jede Elektrodengruppe vorsehen muß,
da die verschiedenen Elektroden bzw. Elektrodengruppen bei der Reihenschaltung auf
verschiedenen Spannungen liegen. Man sieht ohne weiteres, daß es nicht zweckmäßig
ist, den großen und schweren Transformator innerhalb des Tragarmes anzubringen,
der an einer verhältnismäßig leichten senkrecht stehenden Säule befestigt ist. Außerdem
ist es ungewöhnlich teuer und mühsam, den Transformator im Fuß der Säule oder im
Säulensockel anzubringen und die nötige Zahl von Heizleitungen mit der erforderlichen
Isolation für die ziemlich hohe Spannung durch die Säule hindurch zu dem Tragarm
zu führen. Diese Heizleitungen liegen nämlich, obwohl die Heizspannung selbst gering
ist, auf einer ziemlich hohen Spannung gegen Erde.
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Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Straßenbeleuchtungseinrichtung
zum Betrieb mehrerer Fluoreszenzlampen mit vorgeheizten Elektroden in Reihenschaltung,
und zwar unter Vermeidung der obengenannten Nachteile.
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Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Straßenbeleuchtungseinrichtung
mit einer Reihenschaltung von Fluoreszenzlampen mit vorgeheizten Elektroden, bei
welcher der verhältnismäßig schwere Haupttransformator, der einen konstanten Strom
bei hoher Spannung zu liefern hat, außerhalb des Tragarmes angebracht ist, und bei
der nur zwei Leitungen vom Haupttransformator zum Tragarm erforderlich sind.
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Gemäß der Erfindung wird dies .durch eine Konstruktion erreicht, bei
welcher der Haupttransformator von verhältnismäßig hoher Volt-Ampere-`Kapazität
getrennt vom Tragarm angebracht ist, und zwar vorzugsweise im Sockel der Säule oder
im unteren Teil der Säule, und die- gleichzeitig noch die in diesem Absatz nachstehend
aufgeführten Merkmale aufweist. Dieser Haupttransformator liefert eine Leerlaufspannung,
welche größer ist als bei normaler Strombelastung. Innerhalb des Tragarmes sind
eine Reihe von Lampen mit vorgeheizten Elektroden, beispielsweise vier derartige
Lampen, in Reihe geschaltet, und es führen zwei Leitungen von den Sekundärklemmen
des Transformators zu den Lampen im Tragarm. Ferner ist innerhalb des Tragarmes
ein kleiner Hilfstransformator mit einer Volt-Ampere-Kapazität von nur wenigen Prozent
des Haupttransformators vorgesehen. Der Hilfstransformator ist mit seiner Primärwicklung
an die beiden obenerwähnten Leitungen angeschlossen und von seinen Sekundärwicklungen
liegt je eine an einer Lampenelektrode bzw. an einer Elektrodengruppe unter Verwendung
von Lampenhaltern mit je zwei Klemmen, beispielsweise unter Verwendung von gewöhnlichen
Doppelsteckern.
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Fig. i zeigt eine derartige Straßenlampe und zeigt ferner die erfindungsgemäße
Unterbringung der Einzelteile innerhalb der Straßenlampe; Fig.2 veranschaulicht
die einzelnen Schaltelemente und ihre gegenseitige Verbindung.
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Die Straßenlampe nach Fig. i enthält eine Säule i, die auf einem kräftigen
Sockel :2 befestigt ist, und die an ihrem oberen Ende einen Tragarm 3 besitzt, der
mittels einer Art von Schellen q. befestigt ist. Der Tragarni kann aus verhältnismäßig
leichtem Blechmaterial bestehen, beispielsweise aus Aluminium, und kann gewünschtenfalls
auch unter einer gewissen Neigung zur Horizontalen angebracht werden, um eine geeignete
Lichtverteilung über die ganze Straßenbreite zu erreichen.
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An einer bestimmten Stelle außerhalb des Tragarmes, beispielsweise
innerhalb des Sockels 2, befindet sich ein Haupttransformator 5, welcher eine Transformation
des konstanten Stromes in den Leitungen 6 in eine geeignete hohe Sekundärspannung
bewerkstelligt, welche über die Leitungen 7 und 8 dem Tragarm zugeführt werden.
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Innerhalb des Tragarmes befindet sich ein Hilfstransformator oder
Heiztransformator 9, dessen Primärwicklung an den Leitungen 7, 8 liegt und daher
mit der hohen Sekundärspannung des Transformators 5 gespeist wird. Die Fluoreszenzlampen
i i mit vorgeheizten Elektroden sind im Tragarm mittels Sockeln 12, von denen jeder
zwei Klemmen besitzt, befestigt und sind in Reihe zueinander an die Leitungen 7,
8 angeschlossen. Die Sockel können .beliebige Sockel mit zwei Steckerstiften sein,
wie sie üblicherweise für Fluoreszenzlampen verwendet werden. Die Lampen sind in
dem Tragarm unter einer durchsichtigen Kappe io aus Kunststoff, die Linsenwirkung
besitzen kann, angeordnet.
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In Fig. 2 besitzt der Haupttransformator 5 einen magnetischen Kern,
der aus einem rähmenförmigen lamellierten Joch 14 besteht, welches einspringende
Ansätze 15 besitzt, die zusammen mit einem mittleren, die Wicklungen tragenden Schenkel
zwei nichtmagnetische Luftspalte 17 bilden. Die Ansätze 15 und die Luftspalte bilden
magnetische Nebenschlüsse von hohem magnetischem Widerstand zwischen der Primärwicklung
18 auf der linken Seite des Schenkels 16 und der Sekundärwicklung 19 auf der rechten
Seite dieses Mittelschenkels.
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Die dargestellte Ausführung dient zum Betrieb von vier Fluoreszenzlampen
iia bis lid in Reihe. Diese Lampen können langgestreckte Röhrenkolben von etwa 1,8
m Länge besitzen, entsprechend der Größe und der allgemeinen Form von Fluoreszenzlampen
der handelsüblichen Type 71-T-12. Die Lampen, die gemäß der Erfindung verwendet
werden sollen, besitzen jedoch vorgeheizte Elektroden und sollen vorzugsweise sogenannte
Sofortanlauflampen sein. Diese Lampen haben kleine aktivierte Glühdrahtelektroden,
die bei Spannungen unterhalb der Ionisierungsspannung des Gases oder Dampfes in
der Lampe bis auf Elektronenemission aufgeheizt werden, und besitzen ferner, gekennzeichnet
durch gewisse Mittel, die sich über die ganze Kolbenlänge erstrecken und einen Spannungsgradienten
zur Zündung der Lampe herzustellen gestatten, wobei diese Mittel beispielsweise
in einem wasserabstoßenden überzug bestehen können. Die augenblicklich verfügbaren
Lampen dieser Art, iia bis ild, werden mit einem Strom von etwa i Ampere betrieben,
und die mittlere Spannung an
jeder Lampe während des normalen Betriebs
beträgt etwa i io Volt und die Lampenleistung dabei etwa ioo Watt.
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Für eine Straßenbeleuchtungseinrichtung mit vier in Reihe geschalteten
Lampen wird der Transformator 5 so bemessen, daß bei einem Strom von 6,6 Ampere
in der Primärwicklung 18 die Sekundärleerlaufspannung etwa goo Volt effektiv beträgt.
Die Luftspalte 17 sind so bemessen, daß die Sekundärspannung auf etwa 44o
Volt fällt, wenn die vier Lampen einen Strom von etwa i Ampere aufnehmen. Im allgemeinen
kann die Leerlaufspannung das. 1,5- bis 2,5fache der Betriebsspannung bei normaler
Strombelastung sein, und dieses Spannungsverhältnis muß für gute Regulierung unabhängig
von den Anlauferfordernissen vorhanden sein.
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Man erkennt, daß der Haupttransformator 5 wegen seiner verhältnismäßig
großen Volt-Ampere-Kapazität und ferner; deshalb, weil er eine gute Spannungsisolation
gegen Erde besitzen muß, verhältnismäßig schwer ausfällt, so daß es nicht zweckmäßig
ist, ihn innerhalb des ziemlich leichten Tragarmes 3 anzubringen. Vorzugsweise wird
der Haupttransformator daher entweder in den Säulensockel 2 oder in einem geeigneten
Gehäuse unterhalb des Straßenniveaus angeordnet und seine Sekundärspannung über
die Leitungen 7 und 8 dem Tragarm zugeführt.
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Innerhalb dieses Tragarmes sind die Leitungen 7 und 8 an die Lampenfassungen
iea und 121, angeschlossen, während die anderen Lampenfassungen 12b bis 12,
paarweise miteinander verbunden sind, z. B. die Fassung i2b mit der Fassung 12,
so daß alle Lampen in Reihe geschaltet sind. Außerdem ist innerhalb des Tragarmes
ein verhältnismäßig kleiner Hilfstransformator 9 mit einem geschlossenen magnetischen
Kern 2I vorhanden, der eine Hochspannungsprimärwicklung 22 trägt, welche an den
Leitungen 7, 8 liegt. Der Transformator enthält eine Mehrzahl von Sekundärwicklungen
23, welche an .die Lampenfassungen angeschlossen wird, wobei eine um i größere Zahl
von Sekundärwicklungen vorhanden sein muß, als die Zahl der Lampen beträgt, d. h.
bei dem Ausführungsbeispiel mit vier Lampen im ganzen fünf Sekundärwicklungen. Dies
ist deshalb nötig, weil die Elektroden an dem gemeinsamen Punkt zwischen aufeinanderfolgenden
Lampen in .der Reihenschaltung jeweils parallel geschaltet werden können, so daß
nur eine Sekundärwicklung auf dem Hilfstransformator für je zwei Lampenelektroden
vorhanden sein muß, mit Ausnahme der beiden außenliegenden Elektroden der Lampenreihenschaltung,
von denen jede eine besondere Sekundärwicklung erfordert.
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Die Leistung zur Vorheizung der Elektroden ist bei Sofortanlauflampen
verhältnismäßig klein und bei der obenerwähnten Lampengröße nur je 3 Watt je Elektrode.
Da ferner der Hilfstransformator 9 an die Sekundärwicklung des Haupttransformators
angeschlossen ist und da deshalb die Leerlaufspannung, sobald der stationäre Betrieb
beginnt, um 3o bis 5o % abfällt, wird die Vorheizleistung vermindert und der Hilfstransformator
braucht mit seiner Volt-Ampere-Kapazität nur für die normalen Betriebsbedingungen
bemessen zu werden. Eine Gesamtkapazität von 2o bis 2.5 Volt-Ampere reicht also
aus, und daher fällt ein solcher Transformator sehr leicht aus und wiegt nur einige
Pfund, so daß er ohne weiteres im Tragarm 3 untergebracht werden kann. Im Gegensatz
dazu muß der Haupttransformator 5 eine Kapazität von 40o bis 5oo Volt-Ampere erhalten
und sein Gewicht und sein Volumen sind daher entsprechend höher.
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Um die Zündung der Lampe zu erleichtern, wird ein verhältnismäßig
kleiner Zündkondensator 24 im Tragarm zwischen zwei Lampenfassungen, z. B. den Fassungen
12" und I2b angeordnet, so daß er zwei räumlich äufeinanderfolgende Lampen überbrückt,
nämlich in Fig. 2 die Lampen i i" und IIb. Der Kondensator 24 kann eine Größe zwischen
o,o5 und o,i Mikrofarad besitzen, d. h. braucht nur so klein zu sein, daß im Dauerbetrieb
keine wesentliche Störung der Spannungs- und Stromverteilung entsteht.
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Nach Erregung der Primärklemmen 18" des Haupttransformators 5 arbeitet
die Einrichtung folgendermaßen. Die Sekundärwicklung i9 liefert eine Spannung von
etwa goo Volt an die Lampen. Der Hilfstransformator 9 heizt sodann die Glühdrähte
der Lampen iia bis iid auf Elektronenemission. Bevor sich eine Bogenentladung in
den Lampen ausbildet, ist der kapazitive Widerstand des Kondensator 24 zwar an sich
klein, aber viel größer als der kapazitive Widerstand der in Reihe geschalteten
Lampen. Daher liegt zunächst die volle Sekundärspannung von goo Volt an den Lampen
I il und ,I Id. In diesen beiden Lampen setzt also eine Glimmentladung ein und die
Spannung an ihnen fällt sehr stark ab, so daß die Sekundärspannung .dann die Glimmentladung
in den Lampen iia und 14 zünden kann. Sobald die Glimmentladung eingesetzt hat,
bildet sich sehr schnell ein Lichtbogen und der ganze Vorgang erfordert nur einige
Sekunden. Der Heizstrom der Drahtelektroden ist auch, wie oben bereits erwähnt,
in 'verminderter Größe vorhanden und der gesamte Heizleistungsverlust kann daher
stets vernachlässigt werden.
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Durch die Erfindung ist also eine Straßenbeleuchtungseinrichtung geschaffen,
welche die Benutzung von Fluoreszenzlampen mit vorgeheizten Elektroden erlaubt,
ohne die Nachteile aufzuweisen', die bisher bei solchen Beleuchtungseinrichtungen
vorhanden waren. Die Erfindung bietet Vorteile bezüglich des geringen Gewichts des
Tragarmes und der Einfachheit und Billigkeit der ganzen Anordnung.
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Die Anzahlder Lampen und ihre Nennspannungen sowie ihr Nennstrom können
natürlich den jeweiligen praktischen Verhältnissen angepaßt werden.