Elektrische Beleuchtungseinrichtung. Die Erfindung betrifft eine elektrische Beleuchtungseinrichtung, bei der Metall dampfentladungslampen verwendet werden.
Gemäss der Erfindung unterscheidet sich diese Beleuchtungseinrichtung vom Bekann ten durch .den Anschluss der Lampen an einen eigenen, d. h. ausschliesslich für die Speisung der Lampen vorgesehenen laufenden Wech selstromerzeuger mit solch hoher , innerer Reaktanz, dass der Kurzschlussstrom höch stens den dreifachen Wert des Lampennenn- stroms erreicht.
Die Erfindung hat zum Ziel, es zu ermöglichen, Metalldampfentladungslampen, z. B. Quecksilberdampflampen, als Licht quelle in Gruben oder auf ,Strassen- oder Schienenfahrzeugen oder auch auf Flugzeu gen verwenden zu können; das sind jeweils eng begrenzte Verwendungsbereiche, wo Elektrizität aus einem der Allgemeinheit dienenden Netz wegen der ortsbeweglichen Anordnung des Beleuchtungssystemes nicht angängig ist oder aber ein Netz aus bestimm ten Gründen nicht verlegt werden darf.
Die einzelne Leuchte der Beleuchtungs einrichtung wird zweckmässig so ausgebildet, dass in ihr ein kleiner pressluftbetriebener turboelektrischen Generator vom permanent magnetischen Typ mit der Metalldampfent- ladungslampe unmittelbar zusammengebaut ist. Dabei empfiehlt es sich, dass der Turbo generator und die Lampenfassung in einem einzigen Gehäuse untergebracht wird.
Ausser dem kann bei der Leuchte der Generator elektrisch mit einem Kondensator solcher Kapazität verbunden sein, dass der Generator die erforderliehe hohe Zündspannung für die Lampe liefern kann, ohne bei einer Umdre hungszahl laufen zu müssen, welche die nor male Betriebsdrehzahl wesentlich überschrei tet. Die Turbine kann auch als kleine Dampf turbine ausgebildet sein. Diese Anordnung ist besonders nützlich bei Lokomotivleuchten.
Bei einer andern Zusammenstellung, die be sonders für Motorfahrzeuge, Flugzeuge und Schiffe verwendbar ist, kann der 'Generator durch einen kleinen elektrischen Motor, der seinen Strom aus einem Akkumulator be zieht, getrieben werden.
Falls notwendig, können auch in Fällen, in denen zwei und mehr Lampen in ein und derselben Leuchte untergebracht sind, alle diese Lampen von dem gleichen Generator gespeist werden, wobei sie dann zweckmässig in Reihe zu schalten sind.
In allen Fällen ist der Generator aus schliesslich zum Speisen der Metalldampflam- pen bestimmt. Irgend ein in seinem Strom verbrauch im Vergleich zu den Lampen vernaehlässigbar kleiner Stromverbraucher könnte natürlich noch mit angeschlossen wer den. Bei der Verwendung eines permanent magnetischen Stromerzeugers wird. zweck mässig ein umlaufender Magnet verwendet.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass es wegen der Unstabilität des Licht bogens in der Metalldampflampe wichtig ist, den Generator so zu wählen, dass er eine auf den Lichtbogen abgestimmte Charakteristik aufweist. Diese Forderung wird durch Ver wendung eines Generators mit hoher innerer Reaktanz erfüllt, wodurch das -System die notwendige Stabilität erhält. Diese hohe Re aktanz liegt bei permanentmagnetischen Stromerzeugern, selbst bei solchen üblicher Bauart, bereits in hohem Masse vor, so dass sieh dieser Stromerzeugertyp besonders gut für den vorliegenden Zweck eignet.
Queck silberdampf- oder ähnliche Entladungslam pen haben bekanntlich eine grosse negative Widerstandscharakteristik, d. h. eine Strom zunahme ist von einer Abnahme des Span nungsabfalles an ihren Klemmen begleitet und umgekehrt. Solehe Lampen sind deshalb unstabil, wenn nicht die Stromzufuhr durch eine hohe Impedanz erfolgt. Eine Impedanz lediglich in Form eines Ohmschen Wider standes ist wenig erwünscht wegen der gerin gen Wirtschaftlichkeit.
Es ist daher vorzu ziehen, dass die Impedanz in der Hauptsache aus einer Recktanz besteht, und es ist des halb üblich geworden, Drosselspulen in Stromkreisen vorzusehen, in welche Queck- silberdampflampen eingeschaltet sind.
Es ist jedoch einfacher, die notwendige Reaktanz in den Generator selbst zu ver legen, was durch geeignete Ausbildung der jenigen Teile der magnetischen Kreise ge schehen kann, welche die Generatorwindun- gen tragen. Ein weiterer Vorteil der Verle gung der hohen Reaktanz in den Generator des permanentmagnetischen Typs ist, dass letzterer gegen übermässige Entmagnetisie- rung geschützt ist.
Eine weitere Eigenschaft der Quecksil- berdampflampen ist die, dass für das Zünden der Lampe eine höhere Spannung notwendig ist, als für deren laufenden Betrieb. Diese höhere Spannung kann zum Beispiel dadurch erzielt werden, dass der Generator bei einer genügend weit oberhalb der normalen Be triebsdrehzahl liegenden Drehzahl läuft.
In einigen Fällen jedoch würde diese Drehzahl unerträglich hoch, und für diesen Fall ist es zweckmässig, dem Generator einen Konden sator entsprechender Kapazität parallel zu schalten. Die Kapazität des Kondensators muss dabei eine solche Grösse haben, da.ss sich die Leerlaufspannung des Generators be trächtlich erhöht.
Nachdem der Lichtbogen gezündet hat, hat der Kondensator praktisch keine oder nur eine geringe Wirkung auf die Generatorspannung. Um die Wirkung zu erhöhen, kann der Kondensator gegebenen falls so bemessen werden, dass er zum min desten annähernd mit der Recktanz der Ge- neratorwindungen entweder bei der Grund frequenz oder einer Harmonischen derselben in Resonanz ist, wenn der Generator bei einer um ein Geringes oberhalb des normalen Wer tes liegenden Drehzahl umläuft.
In der Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch den Generator, Fig. 2 eine Grubenleuchte mit eingebau ter Quecksilberdampflampe.
In Fig. 1 ist ein Wechselstromerzeuger gezeichnet, der aus einem ringförmigen Sta- tor a besteht, welcher mit Hauptpolen b, auf denen die Generatorwindungen c aufgebracht sind, und mit Zwischenpolen d versehen ist. Die Anordnung der Haupt- und Zwischen pole ist so gewählt, dass eine hohe innere Reaktanz entsteht, und dass,der Kurzschluss- strom höchstens den dreifachen Wert des Lampennennstromes erreicht.
Der Felderzeu- steil besteht aus einem umlaufenden per- gung manentmagnetisehen Induktor e.
Die Klemmen des Generators ;sind ver bunden mit Leitungen, welche zu einer Queckeilberdampflampe f führen.
Im Ausführungsbeispiel ist ein Konden sator k ebenfalls mit ,den Klemmen des Ge- nerators verbunden (Fig. 1). Die in Fig. 1 gezeiehnete Einrichtung ist in einer Leuchte der in Fig. 2 veranschaulichten Art unter gebracht.
Der Generator ist in diesem Fall mit einer Pressluftturbine zu einem Turbo generatoraggregat vereinigt und beide sind zusammen mit dem Lampensockel in einem gemeinsamen Gehäuse g untergebracht. Im untersten Teil des Gehäuses ist,die Lampen fassung eingebaut. An der Unterseite des @Ge- häuses g ist eine Glaskappe h angeschraubt, welche die Entladungslampe f enthält.
Electric lighting device. The invention relates to an electrical lighting device in which metal vapor discharge lamps are used.
According to the invention, this lighting device differs from the familiar by .the connection of the lamps to its own, i.e. H. Exclusively running alternating current generator intended to supply the lamps with such a high internal reactance that the short-circuit current does not exceed three times the nominal lamp current.
The invention aims to make it possible to use metal vapor discharge lamps, e.g. B. mercury vapor lamps as a light source in pits or on, road or rail vehicles or on Flugzeu conditions to be able to use; These are narrowly limited areas of application where electricity from a public network is not accessible due to the mobile arrangement of the lighting system or where a network may not be laid for certain reasons.
The individual lamp of the lighting device is expediently designed in such a way that a small, compressed air-operated turbo-electric generator of the permanent magnetic type is directly assembled with the metal vapor discharge lamp. It is recommended that the turbo generator and the lamp holder are housed in a single housing.
In addition, the generator of the lamp can be electrically connected to a capacitor of such a capacity that the generator can supply the required high ignition voltage for the lamp without having to run at a speed that significantly exceeds the normal operating speed. The turbine can also be designed as a small steam turbine. This arrangement is particularly useful with locomotive lights.
In another configuration, which is particularly useful for motor vehicles, aircraft and ships, the 'generator can be driven by a small electric motor that draws its power from an accumulator.
If necessary, even in cases in which two or more lamps are accommodated in one and the same lamp, all these lamps can be fed by the same generator, in which case they are then conveniently connected in series.
In all cases, the generator is intended solely for feeding metal vapor lamps. Any electricity consumer that is negligibly small in its electricity consumption compared to the lamps could of course also be connected. When using a permanent magnetic power generator. appropriately used a rotating magnet.
The invention is based on the knowledge that, because of the instability of the arc in the metal halide lamp, it is important to choose the generator so that it has characteristics that are matched to the arc. This requirement is met by using a generator with high internal reactance, which gives the system the necessary stability. This high reactance is already present to a large extent in permanent magnetic power generators, even with those of conventional design, so that this power generator type is particularly well suited for the present purpose.
Mercury vapor or similar discharge lamps are known to have a large negative resistance characteristic, d. H. an increase in current is accompanied by a decrease in the voltage drop across their terminals and vice versa. Solely lamps are therefore unstable if the power is not supplied through a high impedance. An impedance only in the form of an ohmic resistance is less desirable because of the low economic efficiency.
It is therefore preferable that the impedance consists mainly of a reactance, and it has therefore become customary to provide inductors in circuits in which mercury vapor lamps are switched on.
However, it is easier to lay the necessary reactance in the generator itself, which can be done by suitably designing the parts of the magnetic circuits that carry the generator windings. Another advantage of placing the high reactance in the generator of the permanent magnet type is that the latter is protected against excessive demagnetization.
Another property of mercury vapor lamps is that a higher voltage is required to ignite the lamp than to keep it running. This higher voltage can be achieved, for example, by running the generator at a speed that is sufficiently far above the normal operating speed.
In some cases, however, this speed would be unbearably high, and in this case it is useful to connect a capacitor of appropriate capacity in parallel with the generator. The capacitance of the capacitor must be of such a size that the open circuit voltage of the generator increases considerably.
After the arc has ignited, the capacitor has practically no or only little effect on the generator voltage. To increase the effect, the capacitor can, if necessary, be dimensioned so that it is at least approximately in resonance with the reactance of the generator windings either at the fundamental frequency or a harmonic thereof if the generator is slightly above it of the normal Wer tes revolving speed.
In the drawing, an embodiment example of the subject matter of the invention is shown schematically.
Fig. 1 shows a cross section through the generator, Fig. 2 is a pit light with built-in mercury vapor lamp.
1 shows an alternating current generator which consists of an annular stator a, which is provided with main poles b, on which the generator windings c are applied, and with intermediate poles d. The arrangement of the main and intermediate poles is chosen in such a way that a high internal reactance arises and that the short-circuit current reaches a maximum of three times the value of the nominal lamp current.
The field generator consists of a circumferential permeation magnetic inductor e.
The terminals of the generator; are connected with cables leading to a mercury vapor lamp f.
In the exemplary embodiment, a capacitor k is also connected to the terminals of the generator (FIG. 1). The device shown in Fig. 1 is placed in a lamp of the type illustrated in FIG.
In this case, the generator is combined with a compressed air turbine to form a turbo generator unit and both are housed together with the lamp base in a common housing g. The lamp socket is installed in the lowest part of the housing. A glass cap h, which contains the discharge lamp f, is screwed to the underside of the housing g.