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Dispositif à éclairage intermittent.
La présente invention a pour objet un dispositif donnant un éclairage intermittent destine notamment à l'en- registrement ou à la reproduction de films cinématographiques à défilé continu sans recourir à des moyens de compensation otpique, la source d'éclairage étant constituée par un ou plusieurs tubes à décharges intercalés dans un montage comportant deux circuits ayant un condensateur commun et dont l'un comprend en série, raccordés à une source de courant continu, un condensateur et une impédance., de préférence une résistance ohmique, tandis que l'autre comprend, en parallèle
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avec le dit condensateur, une bobine de réactance en série avec un tube à décharges et un commutateur qui y est associé.
Suivant l'invention, on donne au condensateur, à l'impédance mentionnée en premier lieu et à la tension des valeurs telles que la valeur maximum de la tension du condensateur soit inférieure à trois fois la tension de fonctionnement du tube à décharges, de sorte que ce dernier s'éteigne déjà après un seul éclair.
Le but de ce montage est de communiquer au tube à décharges, ou aux tubes à décharges, des pulsations de courant périodiques de très courte durée, à peu près de l'ordre de 0. 001 sec. et moins, pour obtenir ainsi un éclairage intermittent, par exemple pour la reproduction d'images cinématographiques, l'observation stroboscopique de pièces de machines ou d'autres organes analogues sans devoir recourir à des moyens de compensation optique des mouvements de l'objet éclairé.
L'utilisation d'une bobine de réactance dans le circuit d'un tube à décharges conforme à l'invention est très intéressante, parce que l'utilisation d'une autre impédance, par exemple.d'une résistance ohmique, en ce point, tout en rendant possible une décharge périodique, semblable à un éclair, du condensateur à travers le tube à décharges, détermine une forme de l'éclair qui est défavorable, dans bien des applications, au point de vue de la durée. Si en outre, on n'utilise pas de bobine, toute l'énergie accumulée dans le condensateur ne peut pas être utilisée, puisque le condensateur n'est déchargé que jusqu'à la tension de fonctionnement du tube à décharges, après quoi le tube s'éteint et aucune autre décharge ne peut se produire.
Lorsqu'on utilise une bobine de réactance au lieu
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d'une résistance le condensateur est déchargé, à travers la bobine de réactance et le tube à décharges, en donnant une courbe de courant à peu près sinusoïdale dont la fréquence est déterminée par la capacité C du condensateur et par l'impédance L de la bobine de réactance qui, ensemble, forment un circuit oscillant. De plus, un choix judicieux de la bobine de réactance, du condensateur et de la valeur maximum de la tension du condensateur permet de limiter la valeur maximum du courant du tube à une valeur admissible pour la durée de service du tube et de donner une valeur favorable à la durée du passage du courant et, par suite, à l'éclair.
De plus, l'intercalation d'une bobine de réactance dans le montage indiqué permet non seulement que le condensateur soit déchargé complètement, mais qu'il soit remis en charge en sens opposé par la tension de la bobine de réactance. Ce processus peut se répéter à plusieurs reprises suivant la valeur. de la tension du condensateur et il se produit alors une oscillation dont l'amortissement dépend de la tension de fonctionnement du tube à décharges et des pertes dans le circuit et qui, après la mise en circuit, provoque plusieurs éclairs en succession.
Cependant, la production de plusieurs éclairs en succession est un désavantage pour certaines applications, notamment pour l'enregistrement d'images, parce que le même objet est ainsi représente dans des positions différentes, ce qui a pour effet de brouiller ,l'exposition, par exemple dans le cas d'une image cinématographique, ou de produire un filage de l'image dans la reproduction..
En donnant aux dites parties du circuit des valeurs conformes à l'invention on obvie à cet inconvénient.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut
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être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique du montage comportant une capacité C et une bobine de réactance L.
Les figures 2 et 3 représentent les courbes de courant et de tension qu'on peut obtenir par ce montage.
Sur la figure 1, 1 désigne un tube à décharges, de préférence un tube à décharges dans la vapeur de mercure, à travers lequel, après la fermeture du commutateur 2, un condensateur C est déchargé par l'intermédiaire de la bobine de réactance L. Ce condensateur C est mis en charge par le réseau de distribution de courant continu, connecté entre les bornes 4 et 5, à travers une résistance 3 qui limite le courant de charge. A la fin d'une période de charge, c'est-àdire au commencement de la période de décharge, la charge du condensateur atteint la tension Ec (Fig.2) dont la valeur dépend de la valeur de la tension de réseau et de celle de la résistance 3. Lorsque le commutateur est fermé, le courant se met à circuler (6') et le condensateur est déchargé (6).
Le courant s'accroît (7') jusqu'à ce que la tension 7 du condensateur soit égale à la tension de fonctionnement Eb du tube. La tension de la bobine de réactance L peut encore maintenir le courant, bien qu'à intensité décroissante, et par suite, remet le condensateur en charge en sens opposé (8).
Lorsque le condensateur est entièrement remis en charge (8), le courant du tube est tombé à zéro (8'). Si l'amortissement dans ce circuit oscillant, à celui du tube près, est négligeable, le condensateur est mis en charge par rapport à la tension de fonctionnement constante du tube avec la même tension que celle avec laquelle il est déchargé par rapport à cette tension. La tension de décharge (6-7) est égale à
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Ec-Eb. La tension de charge (7-8) est donc également égale à Ec-Eb; la valeur absolue de la tension du condensateur (8'8) est, cependant, (Fig.2) égale à Ec-Eb-Eb=Ec-2Eb.
Le tube à décharges détermine donc dans le circuit oscillant LC une chute de potentiel qui dans chaque alter- nance est égale à deux fois la valeur de sa tension de fonc- tionnement.
Tout ce processus se répète périodiquement (9), (9'), (10), (10'), (11), (11') aussi longtemps que la tension du condensateur est supérieure à la tension de fonctionnement Eb du tube (10).
C'est seulement après que, par suite de l'amortis- sement périodique, la tension du condensateur est tombée dé- finitivement en-dessous de la valeur de la tension de fonc-. tionnement du tube (11) que le tube s'éteint (1-'2'), le con- densateur conservant sa faible charge (12).
Après chaque alternance le courant du tube est in- stantanément nul (8' et 10'), c'est-à-dire que le tube s'é- teint après chaque alternance et doit être rallumé au commen- cement de l'alternance suivante. Théoriquement, le tube ne s'allumerait de nouveau que si la tension du condensateur dépassait la tension d'allumage de ce tube. Du fait, cepen- dant,que la durée des éclairs est inférieure à 0.001 sec., la durée de l'interruption du courant lors de son inversion est forcément plus courte encore et dans ce court laps de temps la tension d'allumage ne dépasse la tension de fonction- nement que dans une mesure assez insignifiante pour que, pro- bablement par suite de la faible déionisation dans ce court laps de temps, la différence de tension soit pratiquement né- gligeable.
Dès lors, on peut supposer dans le calcul des con- ditions de fonctionnement que la tension d'allumage est égale @
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à la tension de fonctionnement.
Si, conformément à l'invention et comme le montre la figure 3, la valeur maximum de la tension du condensateur (13) est amenée à être inférieure au triple de la tension de fonctionnement du tube à décharges, le condensateur est déchargé avec une tension E = Ec - Eb (13-14) qui est inférieure à deux fois la tension de fonctionnement et est aussi mis en charge dans l'autre sens avec cette tension (14,15). Après une alternance la valeur absolue de la tension du condensateur (15,15') est donc inférieure à la tension de fonctionnement ét le tube s'éteint déjà après un seul éclair (13', 14', 15'). Il peut arriver qu'au début de chaque décharge la valeur maximum de la tension du condensateur soit inférieure à la tension d'amorçage du tube ou qu'un allumage certain du tube ne soit pas assuré avec cette tension.
Dans ce cas, il y a avantage à alimenter le tube continuellement avec un courant dont l'intensité soit assez faible pour que la lumière émise soit négligeable par rapport à l'intensité de l'éclat pendant l'éclair. Dans ce but, on peut faire en sorte que le tube à décharges soit alimenté directement par la source de courant continu à travers une grande résistance ohmique. Une telle résistance est représentée en pointillé 6 sur la figure 1.
Lorsqu'on utilise plusieurs tubes à décharges dans un seul montage comportant un condensateur et une bobine de réactance, il convient d'utiliser des moyens de nature à assurer à tous les tubes un allumage très sûr, par exemple une résistance convenable en série avec chacun des tubes séparément.
Une autre solution de la difficulté précitée consiste à utiliser un transformateur monté en parallèle avec un tube à décharges et permettant de communiquer au tube avant
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l'amorçage de l'allumage des pulsations de tension supérieure, c'est-à-dire de tension supérieure à la tension d'allumage.
Après l'amorçage de l'allumage le condensateur peut être déchargé de la manière usuelle à travers le tube à décharges.
Le montage qui fait l'objet de l'invention peut comporter aussi un tube à décharges à atmosphère gazeuse muni d'une électrode de commande auxiliaire (grille) en série avec le tube à décharges à éclairs. Un réglage de la tension de cette électrode auxiliaire, par exemple à l'aide d'une série de repères de contact sur un film ou disque, permet à ce tube à décharges à atmosphère gazeuse de servir de commutateur.
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Intermittent lighting device.
The subject of the present invention is a device giving intermittent lighting intended in particular for the recording or reproduction of cinematographic films with continuous passage without resorting to otpic compensation means, the lighting source being constituted by one or more. discharge tubes interposed in an assembly comprising two circuits having a common capacitor and one of which comprises in series, connected to a direct current source, a capacitor and an impedance., preferably an ohmic resistance, while the other comprises , in parallel
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with said capacitor, a reactance coil in series with a discharge tube and a switch associated therewith.
According to the invention, the capacitor, the first-mentioned impedance and the voltage are given values such that the maximum value of the voltage of the capacitor is less than three times the operating voltage of the discharge tube, so that the latter already extinguishes after a single flash.
The purpose of this assembly is to impart to the discharge tube, or to the discharge tubes, periodic current pulses of very short duration, approximately of the order of 0.001 sec. and less, to thus obtain intermittent illumination, for example for the reproduction of cinematographic images, the stroboscopic observation of parts of machines or other similar elements without having to resort to means of optical compensation of the movements of the illuminated object .
The use of a reactance coil in the circuit of a discharge tube according to the invention is very interesting, because the use of another impedance, for example of an ohmic resistance, at this point , while making possible a periodic, flash-like discharge of the capacitor through the discharge tube, determines a shape of the flash which is unfavorable in many applications from the point of view of duration. If furthermore, a coil is not used, all the energy accumulated in the capacitor cannot be used, since the capacitor is only discharged to the operating voltage of the discharge tube, after which the tube goes out and no further discharge can occur.
When using a reactance coil instead
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of a resistor the capacitor is discharged, through the reactance coil and the discharge tube, giving an approximately sinusoidal current curve whose frequency is determined by the capacitance C of the capacitor and by the impedance L of the reactance coil which together form an oscillating circuit. In addition, a judicious choice of the reactance coil, the capacitor and the maximum value of the voltage of the capacitor makes it possible to limit the maximum value of the current of the tube to an admissible value for the service life of the tube and to give a value favorable to the duration of the passage of the current and, consequently, to the flash.
In addition, the intercalation of a reactance coil in the assembly indicated not only allows the capacitor to be completely discharged, but also to be recharged in the opposite direction by the voltage of the reactance coil. This process can be repeated several times depending on the value. of the voltage of the capacitor and an oscillation then occurs, the damping of which depends on the operating voltage of the discharge tube and the losses in the circuit and which, after switching on, causes several flashes in succession.
However, the production of several flashes in succession is a disadvantage for certain applications, in particular for recording images, because the same object is thus represented in different positions, which has the effect of blurring the exposure, for example in the case of a cinematic image, or to produce a spinning of the image in the reproduction.
By giving the said parts of the circuit values in accordance with the invention this drawback is obviated.
The description of the accompanying drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can
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be realized, the particularities which emerge both from the drawing and from the text forming, of course, part of the invention.
Fig. 1 is a schematic view of the assembly comprising a capacitor C and a reactance coil L.
Figures 2 and 3 show the current and voltage curves that can be obtained by this assembly.
In Figure 1, 1 denotes a discharge tube, preferably a discharge tube in mercury vapor, through which, after closing the switch 2, a capacitor C is discharged via the reactance coil L This capacitor C is charged by the direct current distribution network, connected between terminals 4 and 5, through a resistor 3 which limits the charging current. At the end of a charging period, i.e. at the beginning of the discharge period, the capacitor charge reaches the voltage Ec (Fig. 2), the value of which depends on the value of the network voltage and on that of resistor 3. When the switch is closed, current starts to flow (6 ') and the capacitor is discharged (6).
The current increases (7 ') until the voltage 7 of the capacitor is equal to the operating voltage Eb of the tube. The voltage of the reactance coil L can still maintain the current, although with decreasing intensity, and consequently, puts the capacitor back on charge in the opposite direction (8).
When the capacitor is fully charged (8), the tube current has dropped to zero (8 '). If the damping in this oscillating circuit, except that of the tube, is negligible, the capacitor is charged against the constant operating voltage of the tube with the same voltage as that with which it is discharged with respect to this voltage . The discharge voltage (6-7) is equal to
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Ec-Eb. The charging voltage (7-8) is therefore also equal to Ec-Eb; the absolute value of the voltage of the capacitor (8'8) is, however, (Fig. 2) equal to Ec-Eb-Eb = Ec-2Eb.
The discharge tube therefore determines in the oscillating circuit LC a potential drop which in each alternation is equal to twice the value of its operating voltage.
This whole process is repeated periodically (9), (9 '), (10), (10'), (11), (11 ') as long as the voltage of the capacitor is greater than the operating voltage Eb of the tube ( 10).
It is only after that, as a result of the periodic damping, the voltage of the capacitor has definitively fallen below the value of the operating voltage. operation of the tube (11) until the tube goes out (1-'2 '), the capacitor retaining its low charge (12).
After each alternation the tube current is instantaneously zero (8 'and 10'), that is to say that the tube turns off after each alternation and must be re-ignited at the start of the alternation. next. Theoretically, the tube would only ignite again if the capacitor voltage exceeded the ignition voltage of that tube. However, due to the fact that the duration of the flashes is less than 0.001 sec., The duration of the interruption of the current during its inversion is necessarily even shorter and in this short time the ignition voltage does not exceed the operating voltage only to an insignificant extent that, probably due to the low deionization in this short time, the voltage difference is practically negligible.
Therefore, it can be assumed in the calculation of the operating conditions that the ignition voltage is equal to @
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at operating voltage.
If, according to the invention and as shown in Figure 3, the maximum value of the voltage of the capacitor (13) is caused to be less than three times the operating voltage of the discharge tube, the capacitor is discharged with a voltage E = Ec - Eb (13-14) which is less than twice the operating voltage and is also loaded in the other direction with this voltage (14,15). After an alternation, the absolute value of the voltage of the capacitor (15,15 ') is therefore lower than the operating voltage and the tube turns off already after a single flash (13', 14 ', 15'). It may happen that at the beginning of each discharge the maximum value of the voltage of the capacitor is lower than the starting voltage of the tube or that a certain ignition of the tube is not ensured with this voltage.
In this case, it is advantageous to supply the tube continuously with a current the intensity of which is low enough for the light emitted to be negligible compared to the intensity of the flash during the flash. For this purpose, it is possible to ensure that the discharge tube is supplied directly by the direct current source through a large ohmic resistance. Such a resistor is shown in dotted lines 6 in Figure 1.
When several discharge tubes are used in a single assembly comprising a capacitor and a reactance coil, it is advisable to use means capable of ensuring all the tubes a very safe ignition, for example a suitable resistance in series with each one. tubes separately.
Another solution to the aforementioned difficulty consists in using a transformer mounted in parallel with a discharge tube and allowing communication to the front tube.
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the initiation of the ignition of pulses of higher voltage, that is to say of a voltage greater than the ignition voltage.
After initiation of ignition the capacitor can be discharged in the usual way through the discharge tube.
The assembly which is the subject of the invention may also comprise a gas-atmosphere discharge tube provided with an auxiliary control electrode (grid) in series with the flash discharge tube. Adjusting the voltage of this auxiliary electrode, for example by means of a series of contact marks on a film or disc, allows this gas-filled discharge tube to act as a switch.