Einrichtung mit einer mit Gas und Dampf gefiillten elektrischen Entladungsröhre. Die Erfindung bezieht sich auf eine Ein richtung mit .einer mit Gas und Dampf ge füllten, aus einer Wechselstromquelle gespie- senen elektrischen Entladungsröhre, wobei als Dämpfe insbesondere Dämpfe schwer flüchtiger Metalle in Frage kommen, zum Beispiel Natriumdampf. Derartige Einrich tungen können zum Beispiel zu Beleuch- lungszwecken verwendet werden.
Bei dem Inbetriebsetzen einer Ent ladungsröhre mit Dampffüllung hat der in der Röhre vorhandene Metalldampf anfangs nur einen geringen Druck, so dass in der ersten Zeit nach der Inbetriebsetzung zur Hauptsache das in der Entladungsröhre vor handene Füllgas an der Entladung teil nimmt. Diese Entladung erhitzt das in der Röhre vorhandene verdampfba_re Metall, wo durch der Metalldampf einen höheren Druck erhält und an der Entladung intensiv teil zunehmen beginnt. Es ist zum Beispiel be kannt, dass Entladungsröhren, die Neon und Quecksilber enthalten, zuerst das rötliche Neonlicht und nachher das blaue Queck silberlicht ausstrahlen.
Der zur Erhaltung dieses Quecksilberlichtes erforderliche Zeit raum ist im allgemeinen kurz; bei Verwen dung von Metallen, die weniger flüchtig als Quecksilber sind, zum Beispiel von Natrium, verhält sich die Sache anders. Bei Ent ladungsröhren, die ausser einer Gasfüllung Natrium enthalten, dauert es in der Regel eine geraume Zeit, bevor .die Röhre die nor male Betriebstemperatur erreicht hat und der Natriumdampf einen derartigen Druck hat, dass er intensiv an der Lichtemission teil nimmt.
Die Erfindung hat den Zweck, den zur Erhaltung des für den normalen Betrieb er forderlichen Dampfdruckes erforderlichen Zeitraum gegenüber der Verwendung einer reinen Vorschaltinduktanz zu verkürzen.
Gemäss der Erfindung werden mit der mit Gas und Dampf gefüllten, aus einer Wechselstromquelle gespiesenen Entladungs röhre mindestens für die Aufheizzeit der Röhre eine Drosselspule und ein Konden sator in Reihe geschaltet, wobei die Verhält niszahl zwischen der Grundfrequenzkapazi- tanz des Kondensators und der Grund frequenzinduktanz der Drosselspule .grösser ist als 1,4, und zwar mindestens in solchem 3fasse,
dass .die Anheizzeit gegenüber der Ver wendung einer reinen Vorschaltinduktanz verkürzt wird.
Innerhalb der aus diesem experimentell gefundenen Grenzwert für die Verhältnis zahl einerseits und der der Differenz zwi schen Kapazitanz und Induktanz unter Be rücksichtigung eventueller ohmseher Wider stände entsprechenden Stabilisierungsimpe danz anderseits sich ergebenden Wertbereiche für die Kapazitanz und Indukta.nz können unter Umständen noch folgende Nachteile auftreten, zu deren Beseitigung noch zweck mässig nachstehendes zu berücksichtigen ist.
Es kann der Fall eintreten; dass bei zu kleinen Werten der Kapazitanz und Induk- tanz, wie sie sich bei Wahl eines zu- grossen Betrages für die Verhältniszahl ergeben, vor der in jeder Halbperiode erwünschten Zün dung nach dem Aussetzen des Stromes in der vorausgehenden Halbperiode Entladungs stromstösse sehr kurzer Dauer, aber grosser Intensität auftreten, die für .die Lebensdauer der Röhre sehr schädlich sind. Zweckmässig wird daher die Verhältniszahl zwischen der Kapazitanz und Induktanz kleiner als jener Wert gewählt, bei dem die erwähnten Ent ladungsstromstösse auftreten.
Anderseits kann sich aber auch bei .der erfindungsgemässen Einrichtung die Erschei nung zeigen, .dass bei -einem zu kleinen Wert der Verhältniszahl, das heisst bei zu grossen Werten der Kapazitanz und Induktanz in der Entladungsröhre gelegentlich mindestens einer Periode keine Entladung stattfindet. Auch dieser Wert lässt sich leicht durch Ver suche ermitteln. Zweckmässig wird daher die Verhältniszahl zwischen der Kapazitanz und Induktanz grösser als jener Wert gewählt, bei dem in der Entladungsröhre während mindestens einer Periode keine Entladung stattfindet.
Es hat sich gezeigt, dass :die erfindungs gemässe Einrichtung ausser dem Vorteil der verkürzten Aufheizzeit auch den Vorteil auf weist, dass sie gegenüber Schwankungen in der Spannung der speisenden Stromquelle weniger empfindlich ist als eine Einrichtung mit reiner Vorschaltinduktanz. Wünscht oder braucht man von .der derart erreichten grö sseren Unempfindlichkeit gegenüber Span nungsschwankungen keinen Gebrauch zu machen, so kann, nachdem die Röhre eine genügend hohe Temperatur erreicht hat, auf eine andere, zum Beispiel ausschliesslich aus einer Selbstinduktion bestehende Vorscha.lt- impedanz umgeschaltet werden.
Für diese Umschaltung ist der Wert 2 der Verhältnis zahl besonders gut geeignet, weil in diesem Falle die Drosselspule als solche die not wendige Stabilisierungsimpedanz besitzt, so dass die Umschaltung durch blosses Abschal ten oder Überbrücken .des Kondensators vor genommen werden kann.
Da die Kapazita.nz die Induktanz über wiegt, eilt der von der iStromquelle ge lieferte Strom vor. Falls die Entladungs röhre aus einem Netz gespeist wird, das induktiv belastet ist (wie dies oft der Fall ist), kann dieser voreilende Strom nur vor teilhaft sein. In vielen Fällen wünscht man jedoch den Leistungsfaktor einer an ein Netz anzuschliessenden Anlage möglichst gross, zweckmässig gleich eins zu machen.
Es kann in diesem Falle die mit einer kapazitiven Sta bilisierungsimpedanz versehene Entladungs röhre sehr gut mit einer mit einer induk tiven Stabilisierungsimpedanz versehenen Ent- lädungsröhre kombiniert werden. Die Vor- bezw. Nacheilung kann in diesem Falle der art gewählt werden, dass der Gesamtstrom mit der Spannung der Stromquelle in Phase ist.
Enthalten beide Entladungsröhren die gleiche 14Zetalldampffüllung, so hat selbst verständlich die Röhre mit induktiver Impe danz eine grössere Anheizzeit als jene mit kapazitiver Impedanz. Dieser Übelstand kann erforderlichenfalls durch besondere Kunst- griffe, zum Beispiel durch Aufheizung .der Röhre mit induktiver Vorschaltimpedanz mit Hilfe von Heizelementen beseitigt werden.
Der genannte Übelstand tritt in erheblich schwächerem Masse auf, wenn die Röhre mit induktiver Vorschaltimpedanz ein Metall enthält, das leichter verdampft als das in der Röhre mit kapazitiver Impedanz vorhandene Metall. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn eine Natriumdampf enthaltende Entladungs röhre mit einer Entladungsröhre mit Queck- silberdampffüllung kombiniert wird. Bei dieser Einrichtung kann die erstgenannte Röhre mit einer kapa-zitiven und :die letzt genannte Röhre mit einer induktiven Impe danz versehen werden.
Der angegebene Nachteil tritt gar nicht auf, wenn die Dampfentladungsröhre mit einer ausschliesslich mit Gas gefüllten Ent ladungsröhre kombiniert wird. Zur Erhal tung von weissem Licht wurde zum Bei spiel vorgeschlagen, eine Natriumdampf- entladungsröhre mit einer Neonröhre zu kom binieren. Da in letzterer gar kein Metall dampfdruck entwickelt zu werden braucht, ist es .vorteilhaft, diese Röhre mit einer induktiven zu versehen, während die Röhre mit Metalldampffüllung mit der kapazitiven Stabilisierungsimpedanz versehen wird.
Der Nachteil, dass eine der Entladungs röhren infolge der induktiven Stabilisierungs- impedanz langsamer aufgeheizt wird, kann auch dadurch verringert werden, da.ss man diese Röhre so nahe zu der Entladungsröhre mit kapazitiver Vorschaltimpedanz anordnet, dass sie einander aufheizen können, das heisst dass ein Wärmeaustausch zwischen beiden Röhren möglich ist.
Dies ist zum Beispiel der Fall. wenn beide Röhren von einer sie umgebenden Glocke umschlossen oder besser noeh durch eine doppel-,vandige Hülle mit einem luftleeren Raum zwischen den beiden Wänden dieser Hülle umgeben werden.
In den Fig. 1. und 2 sind zwei Ausfüh rungsformen des Gegenstandes der Erfin dung beispielsweise dargestellt.
Die Einrichtung nach Fig. 1 weist eine Entladungsröhre 7 auf, die an jedem Ende mit einer Glühelektrode 8 und einer diese umgebenden Elektrode 9 versehen ist. Die Elektroden 8 und 9 sind miteinander ver bunden, und die Glühelektroden 8 können mit Hilfe von Heiztransformatoren :geheizt werden. Es ist jedoch auch möglich, -Glüh- elektroden zu verwenden, die bloss durch die Entladung geheizt werden.
Die Röhre 7 ent hält ein Edelgas, zum Beispiel Neon, unter geringem Druck, sowie etwas Natrium; dessen Dampf beim normalen Betrieb ein intensives gelbes Licht ausstrahlt.
Die Entladungsröhre 7 ist an die Wechsel stromquelle 10 angeschlossen, die zum Bei spiel aus der Sekundärwicklung eines Trans formators bestehen kann. In Reihe mit der Entladungsröhre ist eine Drosselspule 11 und ein Kondensator 12 geschaltet.
Bei einer bestimmten Natriumdampfent- ladungsröhre, die aus einer Wechselstrom quelle von 50 Hertz und einer Effektivspan nung von 220 Volt gespeist wurde, war der Abstand zwischen den Elektroden 120 cm und der innere Röhrendurchmesser 35 mm. Die Drosselspule hatte eine Selbstinduktion von 0,24 Henry und der Kondensator eine Kapazität von 18 Mikrofarad.
Daraus folgt, dass die Kapazitanz 177 Ohm, die Induktanz <B>75,5</B> Ohm und bei Vernachlässigung ohmscher Widerstände die resultierende Impedanz 101,5 Ohm voreilend betrug. Es ergab sich, dass 15 bezw. 18 bezw. 35 Minuten nach der Einschaltung die Intensität des ausgestrahl ten Lichtes 70 bezw. 78 bezw. 100 % der end gültig erreichten Intensität ausmachte, wäh rend bei Verwendung einer nur aus einer Drosselspule bestehenden Impedanz im Be trage von 101,5 Ohm unter sonst gleichen Verhältnissen diese Prozentsätze 17 bezw. 20 bezw. 30 % betrugen.
Bei den erwähnten Werten der hapazitanz und Induktanz traten' keine Entladungsstromstösse während der Dunkelzeiträume auf, und es wurden auch keine Perioden des Entladungsvorganges überschlagen.
Die Einrichtung nach Fig. 2 enthält zwei Entladungsröhren. Eine derselben, nämlich die Röhre 7, ist auf die im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Weise in Reihe mit der Drosselspule 11 und dem Kondensator 12 geschaltet, wobei erfindungsgemäss die Ver hältniszahl zwischen Kapazitanz und Induk- tanz grösser als 1,4 ist. Die andere Ent ladungsröhre 13 ist ausschliesslich unter Zwischenschaltung der Drosselspule 14 an die Sekundärwicklung eines Transformators an geschlossen.
Infolgedessen wird der von der Entladungsröhre 7 dem Netz 15 entnommene Strom in bezug auf die Netzspannung vor und der von der Röhre 13 entnommene Strom nacheilen. Der Leistungsfaktor der gesamten Einrichtung ist daher sehr günstig und kann praktisch gleich 1 gemacht werden. Enthalten die Entladungsröhren 7 und 13 die gleiche Metallfüllung, so wird die Röhre 7 schneller aufgeheizt als die Röhre 13. Wie oben bereits bemerkt wurde, wird dieser Übelstand be seitigt, wenn die Röhre 13 mit einem leicht verdampfenden Metall oder mit einer aus schliesslich aus Gas bestehenden Füllung ver sehen wird.
Es ist einleuchtend, dass die Erfindung nicht auf Einrichtungen mit nur einer Ent ladungsröhre beschränkt ist. Es kann selbst verständlich eine grosse Anzahl von Röhren vorhanden sein, die auf die erfindungs gemässe Weise geschaltet sind. Es können dabei alle Röhren mit einer aus einer Drossel spule und Kondensator (mit erfindungs gemäss überwiegender Kapazitanz) bestehen den Vorschaltimpedanz versehen werden, oder es können einige Röhren auf die in Fig. 2 dar gestellte Weise mit einer induktiven Vor schaltimpedanz versehen werden.
Wird die Vorrichtung zum Beispiel zur Beleuchtung von Wegen, Plätzen oder dergleichen verwen det, so können die Entladungsröhren abwech selnd mit einer kapazitiven und induktiven Vorschaltimpedanz versehen werden.
Unter Dampf schwerflüchtiger Metalle sind hier die in Entladungsröhren benutzten Metalldämpfe zu verstehen, deren Druck bei 200' C kleiner als 1 mm ist, zum Beispiel Natrium-, Cadmium-, Magnesium-, Thal- lium-, Rubidium- oder Lithiumdampf.