Sicherheitsschaltung für eine Quecksilberdampf lampe Quecksilberdampflampen sind wegen ihres hohen Wirkungsgrades für die Beleuchtung von Strassen und Plätzen sehr geeignet. Sie haben aber den Nachteil, dass sie nach einem Ausfallen der Netzspannung, oder auch nur nach einer momentanen, etwa durch ein Gewitter verursachten, starken Senkung der Netz spannung, die ein Löschen der Lampe zur Folge hat, längere Zeit brauchen, bis sie wieder richtig zu arbeiten beginnen, auch wenn die Netzspannung längst wieder den Normalwert erreicht hat.
Es ist eine Sicherheitsschaltung für eine Queck- silberdampflampe (kurz Hg-Lampe ) bekannt, in welcher Schaltung eine im Kontaktstromkreis eines Relais liegende Glühlampe vorgesehen ist, die nach einem kurzzeitigen Ausfall der normalen Netzspannung während der Abkühlperiode der Hg-Lampe als Ersatz licht-Quelle dient. Diese Schaltung hat aber den Nachteil, dass die Glühlampe praktisch nur während der Abkühlperiode der Hg-Lampe brennt, d. h., die Glühlampe löscht wenige Sekunden nach Wieder zünden der Hg-Lampe aus.
Die Hg-Lampe gibt aber vorerst nur wenige Prozente des normalen Licht stromes ab und erreicht erst nach einigen Minuten wieder die volle Leuchtkraft. Mit dieser Sicherheits vorrichtung ergibt sich also der Nachteil, dass nach kurzzeitigem Ausfall der normalen Netzspannung zwar von der Glühlampe wieder Licht zur Verfügung steht, dass aber nach Wiederzünden der Hg-Lampe für etwa eine Minute praktisch gar kein Licht mehr vor handen ist und nach dieser Zeit die Hg-Lampe langsam an Leuchtkraft zunimmt, um erst nach einer Anlaufperiode von etwa vier Minuten den vollen Lichtstrom wieder zu erreichen. Bei einer anderen Sicherheitsschaltung wird parallel zur Hg-Lampe eine Glühlampe geschaltet.
Beim normalen Betrieb der Hg-Lampe brennt die Glühlampe mit einer auf etwa 10% der Netzspannung reduzierten Spannung dauernd mit. Nach kurzzeitigem Ausfall der normalen Netz spannung brennt diese Glühlampe während der Ab kühlperiode der Hg-Lampe mit beinahe voller Leucht kraft. Aber auch diese Schaltung hat denselben Nach teil, nämlich, dass unmittelbar nach Wiederzünden der Hg-Lampe praktisch kein Licht mehr vorhanden ist, und weil die Glühlampe dann wieder an der reduzierten Spannung liegt. Dieser Nachteil ist bei der Schaltung nach der Erfindung auf sehr einfache Weise voll kommen beseitigt.
Diese Schaltung zeichnet sich dadurch aus, dass im Erregerstromkreis des Relais zwei angenähert entgegengesetzt gerichtete, vom Stromkreis der Hg-Lampe abgeleitete Spannungen wirksam sind, deren vektorielle Differenz sowohl während der Abkühlperiode der Hg-Lampe als auch während deren auf eine Wiederzündung folgende Anlaufperiode so gross ist, dass das Relais erregt ist und die Glühlampe eingeschaltet hält, während beim normalen Betrieb diese Spannungsdifferenz zu klein ist, um das Relais zu erregen, so dass die Glühlampe ausgeschaltet ist.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist je ein Aus führungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes darge stellt.
Bei der Sicherheitsschaltung nach Fig. 1 liegt die Hg-Lampe 1 in Serie mit einem Ohmschen Wider stand 2 und einer Drossel 3 an den Klemmen 4, 5 des Wechselstromnetzes von z. B. 220 Volt. Die Drossel 3 dient in bekannter Weise zur Stabilisierung des Stromes durch die Hg-Lampe und ist wegen der negativen Charakteristik des Hg-Lichtbogens erforderlich. Ein Relais 6 weist einen Kontakt 7 auf, durch den eine Glühlampe 8 an die Netzklemmen 4, 5 angeschlossen werden kann.
Im Stromkreise der Erregerspule 9 des Relais 6 liegen in Serie miteinander der Widerstand 2 und die Sekundärspannungswicklung 10 eines Trans formators 11, dessen Primärspannungswicklung 12 zur Hg-Lampe parallel liegt. Der Transformator 11 ist so gepolt, dass die von der Wicklung 12 in der Wicklung 10 induzierte, abwärts transformierte Span nung et angenähert um 180 gegenüber dem Spannungs abfall er am Widerstand 2 verschoben ist.
Bei normalem Betrieb sind die in Opposition stehenden Spannungen et und er einander angenähert gleich, so dass im Erregerstromkreis des Relais 6 lediglich eine kleine Differenzspannung wirksam ist, die nicht genügt, um den Kontakt 7 in der Schliesslage zu halten. In dieser, in der Figur dargestellten nor malen Betriebslage ist somit der Stromkreis der Glüh lampe 8 unterbrochen, während die Hg-Lampe 1 über die Drossel 3 und den Widerstand 2 vom Netz gespeist wird. Alle dargestellten Schaltungselemente sind bei spielsweise auf einer zur Strassenbeleuchtung dienenden Armatur angebracht, während der zum Ein- und Aus schalten der Beleuchtung dienende Schalter, der sich nicht auf der Armatur befindet, nicht dargestellt ist.
Die Hg-Lampe 1 liefert z.B. etwa 12000 Lumen bei einer Leistung von 250 Watt und die Glühlampe 8 z. B. etwa 2000 Lumen bei 150 Watt.
Wenn die Spannung kurzzeitig unterbrochen wird, so zündet eine Hg-Lampe bekanntlich erst dann wieder, wenn sich das Quecksilber abgekühlt hat und der Druck in der Lampe durch Kondensation der Quecksilberdämpfe weit unter den im normalen Betrieb herrschenden Druck gesunken ist. In Er mangelung der Glühlampe 8 würde bei einem Span nungsunterbruch von nur etwa einer Sekunde oder weniger, die Beleuchtung während der Abkühlzeit der Hg-Lampe 1, also während z.B. etwa 3-4 Minuten vollständig ausfallen.
Ferner vergehen nach dem Wiederzünden der Hg-Lampe 1 etwa 2-3 Minuten, bis diese Lampe wieder langsam auf ihre volle Leucht kraft kommt. Durch die vorliegende Schaltung wird nun erreicht, dass während der Abkühlperiode, von 3-4 Minuten bzw. während der auf die Widerzündung folgenden Anlaufperiode von 2-3 Minuten die Glüh lampe 8 als Ersatz- bzw. als Zusatzlichtquelle ein geschaltet ist. Dies ergibt sich wie folgt: Wenn die Netzspannung nach einer kurzen Unter brechung wieder auftritt, die Hg-Lampe 1 aber noch heiss ist und daher nicht wieder zündet, ist der Strom im Stromkreis 4, 3, 2, 12, 5 sehr gering, so dass der Spannungsabfall er klein ist.
Da nahezu die gesamte Netzspannung an der Primärwicklung 12 liegt, ist die Sekundärspannung et relativ gross, und zwar erheblich grösser als er. Die vektorielle Differenz zwischen den nahezu in Opposition stehenden Spannungen et und er ist so gross, dass sie das Relais 6 anspricht und über seinen Kontakt 7 die Glühlampe 8 einschaltet und als Ersatzlichtquelle arbeitet.
Wenn die Hg-Lampe sich genügend abgekühlt hat und wieder zündet, fällt zunächst die Spannung an dieser Lampe plötzlich auf einen sehr kleinen Wert, während der Strom durch die Lampe gross ist. Infolge dessen ist dann auch die Spannung an der Primär wicklung 12 sehr klein und erst recht die durch Abwärtstransformieren erhaltene Spannung et an der Sekundärwicklung 10.
Der Spannungsabfall er ist gross, weil der Strom durch die Hg-Lampe 1 gross ist, und überwiegt nun gegenüber der Transformatorspannung et so stark, dass das Relais 6 ebenfalls erregt und die Glühlampe 8 eingeschaltet ist. Die Glühlampe dient dann als Zusatzlichtquelle zu der langsam an Lichtstärke zu nehmenden Hg-Lampe 1.
Durch die Trägheit des Relais 6 wird verhindert, dass im Augenblick des Wiederzündens der Kontakt 7 während des Überganges von I et I > I er I zu I er I > I et kurzzeitig geöffnet wird.
Die Hg-Lampe 1 wird nach ihrer Wiederzündung heiss, der Dampfdruck, die Lichtstärke und die Spannung an der Lampe nehmen zu, während der Strom kleiner wird. Infolgedessen nimmt et zu, während er abnimmt, so dass schliesslich die Differenz spannung im Erregerstromkreis des Relais 6 zu klein wird, um den Kontakt 7 geschlossen zu halten, und die Glühlampe 8 ausgeschaltet wird.
Die Schaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass sich im Erreger kreis des Relais 6 die Hg-Lampe 1 und die Sekundär wicklung 10a des Aufwärtstransformators 11a in Serie miteinander befinden. Die Primärwicklung 12a liegt parallel zum Widerstand 2. Es ist auf Grund der früheren Erläuterungen leicht ersichtlich, dass während der Abkühlungsperiode der Hg-Lampe 1, die an dieser Lampe und im Erregerstromkreis wirksame Spannung ehg die Transformatorspannung et," erheblich über steigt, so dass der Relaiskontakt 7 geschlossen ist.
Während der auf das Wiederzünden folgenden Anlauf periode der Hg-Lampe 1 überwiegt et" gegenüber ehg, während im Betrieb wieder I eta 1 und I ehg I einander nahezu gleich sind, so dass das Relais 6 abfällt und die Glühlampe 8 ausgeschaltet ist.
Im Falle von Fig. 2 ist die Relaiswicklung 9 praktisch für die Netzspannung zu dimensionieren, im Falle von Fig. 1 dagegen für eine wesentlich kleinere Spannung. Die Schaltung nach Fig. 2 eignet sich besser zur Verwendung von elektromagnetischen Relais und diejenige nach Fig. 1 besser zur Verwendung von elektrothermischen Relais (Bimetallrelais).
Gegenüber bekannten Sicherheitsschaltungen, bei denen auch eine Glühlampe vorgesehen ist, die wäh rend der Abkühlperiode der Hg-Lampe als Ersatzlicht quelle dient, weisen die beschriebenen Schaltungen den grossen Vorteil auf, dass die Glühlampe nicht - wie bei diesen bekannten Schaltungen - in dem Moment ausgeschaltet wird, in dem die Hg-Lampe wieder zündet. Es tritt also nicht beim Wiederzünden der Hg-Lampe plötzlich eine starke Verdunkelung auf, weil die Glühlampe ausfällt, bevor die Hg-Lampe eine genügende Lichtstärke erreicht hat.
Ausserdem haben die beschriebenen Schaltungen den Vorteil, sehr einfach zu sein und keine Spezial drosseln zu benötigen, so dass man als Vorschalt- drossel 3 für die Hg-Lampe 1 die bei üblichen Hg- Lampenarmaturen ohne Sicherheitsschaltung ohnehin vorhandenen Drosseln ohne weiteres verwenden kann.
Safety circuit for a mercury vapor lamp Mercury vapor lamps are very suitable for illuminating streets and squares because of their high efficiency. However, they have the disadvantage that after a mains voltage failure, or even only after a momentary sharp drop in mains voltage, caused by a thunderstorm, for example, which results in the lamp being extinguished, it takes longer to get it back properly start to work even after the mains voltage has long since returned to normal.
There is a safety circuit for a mercury vapor lamp (Hg lamp for short) known, in which circuit an incandescent lamp located in the contact circuit of a relay is provided, which after a brief failure of the normal mains voltage during the cooling period of the Hg lamp as a replacement light source serves. However, this circuit has the disadvantage that the incandescent lamp only burns practically during the cooling period of the Hg lamp, i. This means that the incandescent lamp goes out a few seconds after the Hg lamp is reignited.
However, the Hg lamp initially only emits a few percent of the normal luminous flux and only reaches full luminosity after a few minutes. With this safety device there is the disadvantage that after a brief failure of the normal mains voltage, light is available again from the incandescent lamp, but that after reignition of the Hg lamp there is practically no light at all for about a minute and after this Time the mercury lamp slowly increases in luminosity, only to reach the full luminous flux again after a start-up period of about four minutes. With another safety circuit, an incandescent lamp is switched in parallel to the Hg lamp.
During normal operation of the Hg lamp, the incandescent lamp burns continuously with a voltage reduced to around 10% of the mains voltage. After a brief failure of the normal mains voltage, this incandescent lamp burns during the cooling period from the Hg lamp with almost full luminosity. But this circuit also has the same disadvantage, namely that there is practically no more light immediately after re-ignition of the Hg lamp, and because the incandescent lamp is then again at the reduced voltage. This disadvantage is completely eliminated in the circuit according to the invention in a very simple manner.
This circuit is characterized by the fact that two approximately oppositely directed voltages, derived from the circuit of the Hg lamp, are effective in the excitation circuit of the relay, the vectorial difference of which is so great both during the cooling period of the Hg lamp and during its start-up period following reignition is that the relay is energized and keeps the bulb on, while in normal operation this voltage difference is too small to energize the relay so that the bulb is off.
In Figs. 1 and 2 of the drawing is an exemplary embodiment from each of the subject invention provides Darge.
In the safety circuit of Fig. 1, the Hg lamp 1 is in series with an ohmic counter-stand 2 and a throttle 3 at the terminals 4, 5 of the AC network of z. B. 220 volts. The choke 3 is used in a known manner to stabilize the current through the Hg lamp and is necessary because of the negative characteristics of the Hg arc. A relay 6 has a contact 7 through which an incandescent lamp 8 can be connected to the mains terminals 4, 5.
In the circuits of the excitation coil 9 of the relay 6, the resistor 2 and the secondary voltage winding 10 of a transformer 11, the primary voltage winding 12 of which is parallel to the Hg lamp, are in series with one another. The transformer 11 is polarized in such a way that the downward transformed voltage et induced by the winding 12 in the winding 10 is shifted approximately by 180 compared to the voltage drop across the resistor 2.
During normal operation, the opposing voltages et and er are approximately equal to each other, so that only a small differential voltage is effective in the excitation circuit of the relay 6, which is not sufficient to keep the contact 7 in the closed position. In this normal operating position shown in the figure, the circuit of the incandescent lamp 8 is interrupted, while the Hg lamp 1 is fed via the choke 3 and the resistor 2 from the network. All circuit elements shown are attached, for example, to a fitting used for street lighting, while the switch that is used to switch the lighting on and off and is not on the fitting is not shown.
The Hg lamp 1 provides e.g. about 12000 lumens at an output of 250 watts and the incandescent lamp 8 z. B. about 2000 lumens at 150 watts.
If the voltage is briefly interrupted, it is known that an Hg lamp only ignites again when the mercury has cooled down and the pressure in the lamp has fallen far below the pressure prevailing in normal operation due to the condensation of the mercury vapors. In the absence of the incandescent lamp 8, in the event of a voltage interruption of only about a second or less, the lighting would be switched off during the cooling time of the Hg lamp 1, i.e. during e.g. fail completely for about 3-4 minutes.
Furthermore, after re-ignition of the Hg lamp 1, about 2-3 minutes pass until this lamp slowly comes back to its full luminosity. The present circuit now ensures that during the cooling period of 3-4 minutes or during the start-up period of 2-3 minutes following the reignition, the incandescent lamp 8 is switched on as a replacement or additional light source. This results as follows: If the mains voltage occurs again after a brief interruption, but the Hg lamp 1 is still hot and therefore does not re-ignite, the current in the circuit 4, 3, 2, 12, 5 is very low, see above that the voltage drop is small.
Since almost the entire line voltage is applied to the primary winding 12, the secondary voltage et is relatively large, and indeed considerably greater than it. The vectorial difference between the voltages et and he, which are almost in opposition, is so great that it responds to the relay 6 and switches on the incandescent lamp 8 via its contact 7 and works as a substitute light source.
When the Hg lamp has cooled down sufficiently and ignites again, the voltage across this lamp suddenly drops to a very small value, while the current through the lamp is high. As a result, the voltage on the primary winding 12 is then also very small, and even more so is the voltage et on the secondary winding 10 obtained by stepping down.
The voltage drop is large because the current through the Hg lamp 1 is large and now outweighs the transformer voltage et so much that the relay 6 is also excited and the incandescent lamp 8 is switched on. The incandescent lamp then serves as an additional light source for the mercury lamp 1, which is slowly increasing in intensity.
The inertia of the relay 6 prevents the contact 7 from being opened briefly at the moment of re-ignition during the transition from I et I> I er I to I er I> I et.
The Hg lamp 1 becomes hot after it is re-ignited, the vapor pressure, the light intensity and the voltage on the lamp increase while the current becomes smaller. As a result, et increases while it decreases, so that finally the differential voltage in the excitation circuit of the relay 6 is too small to keep the contact 7 closed, and the incandescent lamp 8 is switched off.
The circuit of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that the Hg lamp 1 and the secondary winding 10a of the step-up transformer 11a are in series with one another in the excitation circuit of the relay 6. The primary winding 12a is parallel to the resistor 2. It is easy to see on the basis of the earlier explanations that during the cooling period of the Hg lamp 1, the voltage ehg acting on this lamp and in the excitation circuit rises considerably above the transformer voltage et ", so that the relay contact 7 is closed.
During the start-up period of the Hg lamp 1 following the reignition, et "outweighs ehg, while in operation I eta 1 and I ehg I are almost the same, so that the relay 6 drops out and the incandescent lamp 8 is switched off.
In the case of FIG. 2, the relay winding 9 is practically dimensioned for the mains voltage, in the case of FIG. 1, however, for a significantly lower voltage. The circuit according to FIG. 2 is better suited for the use of electromagnetic relays and that according to FIG. 1 is better suited for the use of electrothermal relays (bimetal relays).
Compared to known safety circuits, in which an incandescent lamp is also provided, which serves as a substitute light source during the cooling period of the Hg lamp, the circuits described have the great advantage that the incandescent lamp is not - as with these known circuits - switched off at the moment in which the Hg lamp ignites again. When the Hg lamp is ignited again, there is no sudden strong darkening because the incandescent lamp fails before the Hg lamp has reached a sufficient light intensity.
In addition, the circuits described have the advantage of being very simple and not requiring any special chokes, so that the chokes already present in conventional Hg lamp fittings without a safety circuit can easily be used as a series choke 3 for the Hg lamp 1.