<Desc/Clms Page number 1>
Einrichtung zur Erzeugung kurzer Lichtblitze von bestimmter Frequenz, insbesondere für stroboskopische Zwecke.
Es ist bekannt, Gasentladungsröhren zur Erzeugung von Lichtblitzen, wie sie für die strobo- skopische Beobachtung beispielsweise bewegter Maschinenteile oder für Signalzwecke notwendig sind, zu verwenden. Insbesondere wurde vorgeschlagen, zweielektrodige Gasentladungsröhren mit kalter
Kathode (Glimmlampen) zu benutzen. Diese Röhren haben jedoch eine so kleine Leuchtstärke, dass die Beobachtungen im verdunkelten Raum stattfinden müssen. Es sind anderseits Anordnungen bekannt, bei denen Röhren mit flüssiger Quecksilberkathode zur Erzeugung der Lichtblitze Verwendung finden. Mit solchen Röhren lassen sich ausserordentlich helle Lichtblitze erzeugen ; sie haben aber den Nachteil, dass sie sich nicht mit genügender Genauigkeit steuern lassen ; ausserdem ist die Lebensdauer dieser Röhren sehr klein.
Zur Erzielung von exakt steuerbaren Lichtblitzen von genügender Helligkeit und Kürze wird erfindungsgemäss eine Anordnung mit einer gas-oder dampfgefüllten Hochdrucklampe mit Glühkathode als Lichtquelle verwendet und dabei der Stromfluss in der Hochdrucklampe durch ein gittergesteuertes Hilfsrohr mit im wesentlichen lichtbogenartiger Entladung gesteuert. Es lassen sich Lampen mit beliebigen Dampf-oder Gasfüllungen verwenden, doch hat sich die Füllung mit Quecksilberdampf wegen des dadurch erzielten nahezu weissen Lichtes, welches ausserdem eine grosse photographische Wirksamkeit besitzt, als am zweckmässigsten erwiesen.
Um genügend helle und kurze Lichtblitze zu erzielen, muss die Lampe kurzzeitig mit grossem Strom betrieben werden. Das wird bei der erfindungsgemäss ausgebildeten Anordnung dadurch erreicht, dass ein Kondensator über die gittergesteuerte Hilfsröhre und die Lampe entladen wird. Dabei erhalten die Lampe und die gittergesteuerte Hilfsröhre erhebliche Spannungsstösse, durch die Ionen grosser Geschwindigkeit erzeugt werden, die bei Edelgas- oder Quecksilberdampffüllung die HiIfsröl1re zu schneller Zerstörung der Glühkathode (Oxydkathode) führen können. Es ist deshalb vorteilhaft, das Hilfsrohr mit einer Wasserstoffüllung zu versehen.
Diese Wasserstoffröhren sind wesentlich haltbarer als Röhren mit Quecksilberdampf- oder Edelgasfüllung, da Wasserstoffionen selbst sehr hoher Geschwindigkeit keine zerstörende Wirkung auf die Glühkathode haben. - Die Kathode der Quecksilber- Hochdrueklampe, die aus der Entladung selbst aufgeheizt wird, ist im allgemeinen als Sinterkathode ausgeführt und deshalb im wesentlichen unempfindlicher gegen Überlastungen als die übliche fremdgeheizte Pastekathode des gittergesteuerten Hilfsrohres.
Die Erfindung sei näher an Hand der Zeichnung erläutert. In Fig. 1 ist beispielsweise eine aus dem Wechselstromnetz zu speisende Anordnung zur Erzeugung von Lichtblitzen von Netzfrequenz dargestellt. 1 ist die als Lichtquelle dienende Quecksilber-Hochdrucklampe, 2 die gittergesteuerte
EMI1.1
4 ein Netztransformator.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende : Zunächst muss die Lampe 1 auf die richtige Betriebstemperatur gebracht werden, damit der Quecksilberdampf den für den Betrieb notwendigen Druck erhält. Zu diesem Zweck wird die Lampe über den Schalter 6, den Umschalter 7 (Stellung 1) und die Drossel 8 an das Wechselstromnetz gelegt, das beispielsweise über einen Stecker 14 an das Gerät angeschlossen ist. Gleichzeitig werden die Glühkathoden der Röhren 2 und 3, die ihren Heiz-
<Desc/Clms Page number 2>
strom von den Spulen d und e des Transformators 4 erhalten, aufgeheizt. Nach dem Anheizen wird der Umschalter 7 auf Stellung 1I umgelegt. Der Kondensator 5 liegt dann über der Gleichrichterröhre 3 an den Spulen a und b des Transformators 4, die hintereinandergeschaltet sind, so dass sich ihre Spannungen addieren.
Während der positiven Halbwelle der Wechselspannung wird der Konden- sator 5 aufgeladen. Das Gitter der Röhre 2 hat in dieser Halbwelle negatives Potential gegen die Kathode, da die Spule c des Transformators 4 derart an das Gitter angeschlossen ist, dass die Gitterspannung stets in Phasenopposition zu der von den Spulen a und b gelieferten Spannung liegt.
Diese Spannungsverhältnisse lassen sich an Hand der Fig. 2 leicht übersehen, in der die Kurve a die Summe der Spannung der Spulen a und b, die Kurve b die Kondensatorspannung und die Kurve c die Gitterspannung wiedergibt. Die Röhre 2 kann also während der Aufladezeit des Kondensators nicht zünden. Erst in der folgenden Halbwelle erreicht das Gitter das zum Zünden der Röhre notwendige Potential (Fig. 2, Punkt s). Der Kondensator 5 wird nun über die Röhre 2, den Widerstand 9 und die Lampe 1 mit grossem Strom entladen, wobei die Lampe 1 kurzzeitig hell aufleuchtet. In der nächsten positiven Halbwelle wird der Kondensator wieder aufgeladen und das Spiel wiederholt sich.
Die Lampe 1 leuchtet also in jeder Periode der Wechselspannung einmal auf, die Lichtblitze haben die Frequenz des speisenden Netzes. Der Widerstand 9 dient zur Regelung der Entladestromstärke.
Bei zu grossem Entladestrom wird die Lampe 1 unter Umständen zu heiss und ihr Dampfdruck so hoch, dass sie bei der verwendeten Kondensatorspannung nicht mehr zündet. Bei zu kleinem Entladestrom wird die Lampe dagegen leicht zu kalt und ihre Leuehtstärke nimmt stark ab. Der nur verhältnismässig kleine Widerstand 9 erlaubt das Einregeln auf den richtigen Temperaturwert der Lampe 1.
Zum Schutz der Lampe gegen Überlastung, die bei etwaiger Fehlzündung der Röhre 2 auftreten kann, ist die Sicherung 12 vorgesehen.
Hat die Röhre 2 eine im Negativen verlaufende Zündkennlinie, so muss die Gitterwechselspannung ins Negative verschoben werden, um das Zünden der Röhre in der positiven Halbperiode der speisenden Wechselspannung zu vermeiden (Fig. 2, Kurve d). Diese Verschiebung der Gitterspannung wird durch Parallelschalten eines Kondensators 11 zum Gitterwiderstand 10 erreicht.
Da die Belastung der Röhre 2 kurzzeitig ausserordentlich hoch ist, findet eine erhebliche Selbstaufheizung der Glühkathode durch die Entladung statt. Es besteht infolgedessen die Gefahr, dass zuviel aktives Kathodenmaterial verdampft, so dass die Lebensdauer der Röhre herabgesetzt wird. Es ist daher zweckmässig, die Heizleistung der Kathode während des normalen Betriebes geringer zu halten als während der Inbetriebnahme. Diese Verringerung lässt sich in einfacher Weise mit dem Anheizvorgang der Lampe 1 verbinden : In den Anheizstromkreis wird die Primärspule t eines kleinen Reihentransformators 13 eingeschaltet, dessen Sekundärseite g in Reihe mit der Spule d des Transformators 4 liegt.
Bei der Stellung 1 des Umschalters 7 gibt der Transformator 13 eine zusätzliche Spannung auf den Heizfaden der Röhre 2. Dabei wird die Gesamtspannung der Spulen d und g auf die normale Heiz-
EMI2.1
Transformators 13 weg, so dass die Röhre nur noch einen bestimmten Bruchteil ihrer Heizspannung erhält, der ausreicht, um die Kathodentemperatur im Betrieb auf dem normalen Wert zu halten. Die
Spule g kann auch mit auf den Kern der Drossel 8 aufgebracht werden, so dass sich ein besonderer Transformator 13 erübrigt.
Sollen Lichtblitze höherer Frequenz als Netzfrequenz erzeugt werden, so wird das gittergesteuerte Hilfsrohr 2 zusammen mit dem Kondensator 5 als Kippsehwingvorrichtung ausgebildet. Die Kippfrequenz muss dann gleich der geforderten Frequenz der Lichtblitze gemacht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Erzeugung kurzer Lichtblitze von bestimmter Frequenz mit Hilfe von als Lichtquelle dienenden Gasentladungsgefässen mit im wesentlichen lichtbogenartiger Entladung, insbesondere für stroboskopische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Entladungsgefäss eine mit Gas oder Dampf gefüllte Hochdruckentladungslampe ist und der Stromfluss in dieser Lampe durch ein gittergesteuertes Hilfsrohr mit im wesentlichen lichtbogenartiger Entladung gesteuert wird.
<Desc / Clms Page number 1>
Device for generating short flashes of light of a certain frequency, in particular for stroboscopic purposes.
It is known to use gas discharge tubes for generating flashes of light such as are necessary for the strobo-scopic observation, for example, of moving machine parts or for signaling purposes. In particular, it has been proposed to use two-electrode gas discharge tubes with cold
To use cathode (glow lamps). However, these tubes have such a small luminosity that the observations have to take place in a darkened room. On the other hand, arrangements are known in which tubes with liquid mercury cathodes are used to generate the light flashes. Extremely bright flashes of light can be generated with such tubes; But they have the disadvantage that they cannot be controlled with sufficient accuracy; in addition, the service life of these tubes is very short.
To achieve precisely controllable flashes of sufficient brightness and shortness, an arrangement with a gas or vapor-filled high pressure lamp with a hot cathode is used as the light source and the current flow in the high pressure lamp is controlled by a grid-controlled auxiliary tube with an essentially arc-like discharge. Lamps with any desired vapor or gas fillings can be used, but filling with mercury vapor has proven to be the most expedient because of the almost white light that is achieved thereby and which also has great photographic effectiveness.
In order to achieve sufficiently bright and short flashes of light, the lamp must be operated briefly with high current. In the arrangement designed according to the invention, this is achieved in that a capacitor is discharged via the grid-controlled auxiliary tube and the lamp. The lamp and the grid-controlled auxiliary tube receive considerable voltage surges, which generate high-speed ions which, when filled with noble gas or mercury vapor, can lead the auxiliary tube to rapid destruction of the hot cathode (oxide cathode). It is therefore advantageous to provide the auxiliary pipe with a hydrogen filling.
These hydrogen tubes are much more durable than tubes filled with mercury vapor or noble gas, since hydrogen ions do not have a destructive effect on the hot cathode even at very high speeds. - The cathode of the high pressure mercury lamp, which is heated from the discharge itself, is generally designed as a sintered cathode and is therefore essentially less sensitive to overloads than the usual externally heated paste cathode of the grid-controlled auxiliary tube.
The invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In Fig. 1, for example, an arrangement to be fed from the alternating current network for generating light flashes of network frequency is shown. 1 is the high pressure mercury lamp serving as the light source, 2 is the grid-controlled one
EMI1.1
4 a power transformer.
The mode of operation of the arrangement is as follows: First, the lamp 1 must be brought to the correct operating temperature so that the mercury vapor receives the pressure necessary for operation. For this purpose, the lamp is connected to the alternating current network via the switch 6, the changeover switch 7 (position 1) and the choke 8, which is connected to the device via a plug 14, for example. At the same time, the hot cathodes of tubes 2 and 3, which have their heating
<Desc / Clms Page number 2>
received current from the coils d and e of the transformer 4, heated. After heating up, switch 7 is switched to position 1I. The capacitor 5 is then connected to the rectifier tube 3 on the coils a and b of the transformer 4, which are connected in series so that their voltages add up.
During the positive half-wave of the alternating voltage, the capacitor 5 is charged. The grid of the tube 2 has negative potential against the cathode in this half-wave, since the coil c of the transformer 4 is connected to the grid in such a way that the grid voltage is always in phase opposition to the voltage supplied by the coils a and b.
These voltage relationships can easily be overlooked with reference to FIG. 2, in which curve a represents the sum of the voltage of coils a and b, curve b represents the capacitor voltage and curve c represents the grid voltage. The tube 2 cannot ignite during the charging time of the capacitor. Only in the following half-wave does the grid reach the potential required to ignite the tube (Fig. 2, point s). The capacitor 5 is then discharged with a large current through the tube 2, the resistor 9 and the lamp 1, the lamp 1 briefly lighting up brightly. In the next positive half-cycle the capacitor is charged again and the game is repeated.
The lamp 1 lights up once in each period of the alternating voltage, the light flashes have the frequency of the feeding network. The resistor 9 is used to regulate the discharge current.
If the discharge current is too high, the lamp 1 may become too hot and its vapor pressure so high that it no longer ignites with the capacitor voltage used. On the other hand, if the discharge current is too low, the lamp can easily become too cold and its luminous intensity decreases sharply. The only relatively small resistor 9 allows adjustment to the correct temperature value of the lamp 1.
The fuse 12 is provided to protect the lamp against overload which can occur in the event of a misfire of the tube 2.
If the tube 2 has a negative ignition characteristic, the grid alternating voltage must be shifted to the negative in order to avoid the ignition of the tube in the positive half-cycle of the feeding alternating voltage (Fig. 2, curve d). This shift in the grid voltage is achieved by connecting a capacitor 11 in parallel with the grid resistor 10.
Since the load on the tube 2 is extremely high for a short time, there is considerable self-heating of the hot cathode due to the discharge. As a result, there is a risk that too much active cathode material will evaporate, so that the service life of the tube is reduced. It is therefore advisable to keep the heating power of the cathode lower during normal operation than during start-up. This reduction can be easily combined with the heating process of the lamp 1: The primary coil t of a small series transformer 13, the secondary side g of which is in series with the coil d of the transformer 4, is switched on in the heating circuit.
When the switch 7 is in position 1, the transformer 13 sends an additional voltage to the filament of the tube 2. The total voltage of the coils d and g is increased to the normal heating
EMI2.1
Transformer 13 away, so that the tube only receives a certain fraction of its heating voltage, which is sufficient to keep the cathode temperature at the normal value during operation. The
Coil g can also be applied to the core of the choke 8, so that a special transformer 13 is unnecessary.
If light flashes of a higher frequency than the mains frequency are to be generated, the grid-controlled auxiliary tube 2 is designed together with the capacitor 5 as a tilting rocker device. The toggle frequency must then be made equal to the required frequency of the light flashes.
PATENT CLAIMS:
1. Device for generating short flashes of light of a certain frequency with the help of gas discharge vessels serving as a light source with an essentially arc-like discharge, in particular for stroboscopic purposes, characterized in that the discharge vessel used is a high-pressure discharge lamp filled with gas or vapor and the current flow in this lamp through a grid-controlled auxiliary tube is controlled with a substantially arc-like discharge.