DE1092128B

DE1092128B - Device for generating lightning-like arc discharges in a gas discharge lamp, in particular electronic flash light device

Info

Publication number: DE1092128B
Application number: DED31499A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Manfred Schiekel; Karl-Friedrich Heine; Dr Werner Puhlmann
Original assignee: Deutsche Elektronik GmbH
Current assignee: Deutsche Elektronik GmbH
Priority date: 1958-12-22
Filing date: 1959-09-17
Publication date: 1960-11-03

Description

Die Hauptpatentanmeldung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung blitzartiger Bogenentladungen in einer Gasentladungslampe, die außer der Hauptentladungsstrecke eine Zündelektrode besitzt, welcher zwecks Erniedrigung der Zündspannung der Hauptentladungsstrecke ein kurzer Zündspannungsimpuls zugeführt wird, während zur Speisung der Hauptentladung mindestens zwei Gleichspannungsquellen vorgesehen sind, die nach dem Zündimpuls innerhalb derselben Entladung nacheinander an der Hauptentladungsstrecke wirksam werden und von denen die zuerst wirksam werdende erste Spannungsquelle, z. B. ein Kondensator geringer Kapazität, mindestens die Zündspannung der Hauptentladungsstrecke, aber nur eine kleine, bis zur vollständigen Zündung erforderliche Leistung liefert, während die zuletzt wirksam werdende zweite Spannungsquelle — z. B. ein Kondensator größerer Kapazität oder eine Batterie — dagegen nur eine Spannung in der Größenordnung der Brennspannung der Hauptentladungsstrecke und die für den Lichtblitz erwünschte Leistung abgibt, insbesondere elektronisches Blitzlichtgerät dieser Art. Gegenstand der Hauptpatentanmeldung ist eine Einrichtung dieser Art, die gekennzeichnet ist durch die Verwendung einer Gasentladungslampe mit nur zwei Elektroden für die Hauptentladungsstrecke, mit denen die zweite, zuletzt wirksam werdende Gleichspannungsquelle verhältnismäßig niedriger Spannung und hoher Leistung über im wesentlichen nur in einer Richtung leitfähige Mittel, z. B. über eine Gleichrichterdiode, verbunden ist.The main patent application relates to a device for generating lightning-like arc discharges in a gas discharge lamp which, in addition to the main discharge path, has an ignition electrode, which a short ignition voltage pulse to lower the ignition voltage of the main discharge path is supplied, while at least two DC voltage sources to feed the main discharge are provided that after the ignition pulse within the same discharge one after the other on the main discharge path become effective and of which the first to become effective first voltage source, z. B. a capacitor of low capacity, at least the ignition voltage of the main discharge path, but only supplies a small amount of power required for complete ignition, while the latter is effective becoming second voltage source - z. B. a capacitor of larger capacity or a battery - on the other hand only a voltage in the order of magnitude of the operating voltage of the main discharge path and the emits the power required for the flash of light, in particular electronic flash light device of this type. The subject of the main patent application is a device of this type, which is characterized by the Use of a gas discharge lamp with only two electrodes for the main discharge path with which the second DC voltage source that becomes effective last at a relatively low voltage and high power via means which are conductive in essentially only one direction, e.g. B. via a rectifier diode, connected is.

Das entscheidende Merkmal der nach der Hauptpatentanmeldung ausgebildeten Einrichtung besteht somit darin, daß für die Zündung der Hauptentladungsstrecke an dieser eine besondere, energiearme Spannungsquelle hoher Spannung wirksam wird, während die Energie zur Aufrechterhaltung der Hauptentladung dann von einer anderen Spannungsquelle geliefert wird, die zwar nur eine geringe Spannung hat, aber die zur Aufrechterhaltung der Entladung notwendige Energie abgeben kann.The defining feature of the facility trained according to the main patent application is thus the fact that for the ignition of the main discharge path there is a special, low-energy one High voltage voltage source takes effect while maintaining the energy Main discharge is then supplied by another voltage source, which although only a low voltage but can give off the energy necessary to maintain the discharge.

Bei der Einrichtung nach der Hauptpatentanmeldung kann die an der Hauptentladungsstrecke zuerst wirksam werdende Spannungsquelle ein parallel zur Hauptentladungsstrecke liegender kleiner Kondensator sein, der in an sich bekannter Weise, z. B. durch einen Gleichspannungswandler, auf eine hohe Gleichspannung aufgeladen wird, während die zuletzt wirksam werdende Spannungsquelle eine Batterie oder ein Kondensator größerer Kapazität mit verhältnismäßig geringer Spannung ist, die zu der zuerst wirksam werdenden Spannungsquelle über im wesentlichen nur in einer Richtung leitfähige Mittel parallel geschaltet ist. In der Hauptpatentanmeldung werden Aus-Einrichtung zur ErzeugungWhen setting up according to the main patent application, the one on the main discharge path can be the first the voltage source that becomes effective is a small capacitor parallel to the main discharge path be that in a known manner, for. B. by a DC voltage converter, to a high DC voltage is charged while the last voltage source to take effect is a battery or a Capacitor of larger capacity with relatively low voltage is effective at the first voltage source being connected in parallel via means which are conductive in essentially only one direction is. In the main patent application, devices for generating

blitzartiger Bogenentladungenlightning-like arc discharges

in einer Gasentladungslampe,in a gas discharge lamp,

insbesondere elektronisches Blitzlichtgerätespecially electronic flash unit

Zusatz zur Patentanmeldung D 29650 VIIIc/21 f
(Auslegeschrift 1 083 431)Addition to patent application D 29650 VIIIc / 21 f
(Auslegeschrift 1 083 431)

Anmelder:Applicant:

Deutsche Elektronik G.m.b.H.,
Berlin-Wilmersdorf, Forckenbeckstr. 9-13German Electronics GmbH,
Berlin-Wilmersdorf, Forckenbeckstr. 9-13

Dipl.-Phys. Manfred Schiekel,Dipl.-Phys. Manfred Schiekel,

Karl-Friedrich Heine, Darmstadt,Karl-Friedrich Heine, Darmstadt,

und Dr. Werner Puhlmann, Berlin-Tempelhof,and Dr. Werner Puhlmann, Berlin-Tempelhof,

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

führungsbeispiele gegeben, bei denen die zuletzt wirksam werdende Spannungsquelle eine Batterie verhältnismäßig geringer Spannung ist.Management examples are given in which the last voltage source to take effect is a battery in proportion low voltage.

Es hat sich nun aber gezeigt, daß sich ein elektronisches Blitzlichtgerät der in der Hauptpatentanmeldung geschützten Art besonders einfach und zuverlässig gestalten läßt, wenn die zuletzt wirksam werdende Spannungsquelle ein Kondensator größerer Kapazität mit verhältnismäßig geringer Spannung ist. Da dieser Kondensator nur auf eine Spannung von weniger als 100 Volt aufgeladen zu werden braucht, läßt sich für diesen Zweck ein Kondensator mit sehr günstiger Volumenausnutzung verwenden. Sehr geeignet sind hierfür beispielsweise Tantalkondensatoren, die im Vergleich zu anderen Kondensatoren besonders klein sind, sich aber nur für Spannungen von weniger als 100 Volt herstellen lassen, so daß sie bisher für elekironische Blitzlichtgeräte nicht brauchbar waren.It has now been shown, however, that an electronic flashlight device in the main patent application protected species can be designed particularly easily and reliably if the last one to take effect The voltage source is a capacitor with a larger capacity and a relatively low voltage. Since this Capacitor only needs to be charged to a voltage of less than 100 volts, can be used for use a condenser with very good volume utilization for this purpose. Are very suitable for this purpose, for example, tantalum capacitors, which are particularly small compared to other capacitors are, but can only be produced for voltages of less than 100 volts, so that they were previously for electronic Flash units were not usable.

Die Erfindung befaßt sich dementsprechend mit der Weiterbildung der Einrichtung nach der Hauptpatentanmeldung, bei der die Hauptentladungsstrecke der Gasentladungsröhre des Blitzlichtgerätes nacheinander von der Ladung zweier Kondensatoren gespeist wird, und zwar zuerst von einem auf eine hohe Spannung aufgeladenen Kondensator kleiner Kapazität und dann von einem auf eine niedrige Spannung aufgeladenen Kondensator großer Kapazität. Die vorliegende Er-The invention is accordingly concerned with the further development of the device according to the main patent application, in which the main discharge path of the gas discharge tube of the flash unit one after the other is fed by the charge of two capacitors, first from one to a high voltage charged capacitor of small capacity and then charged by one to a low voltage Large capacity capacitor. The present

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findung zeigt nun einen Weg, wie sich das nach diesem Prinzip arbeitende Blitzlichtgerät außerordentlich einfach gestalten läßt, indem sie vorschlägt, daß beide Kondensatoren über je einen Ladewiderstand mit je einer Spannungsquelle verbunden sind, die Gleichspannungen geeigneter Größe liefern.Finding now shows a way how the flash device working according to this principle works extraordinarily can be designed simply by suggesting that both capacitors each have a charging resistor are each connected to a voltage source that deliver DC voltages of suitable magnitude.

In der praktischen Verwirklichung dieses Erfindungsvorschlages geht man zweckmäßigerweise so vor, daß die Spannungsquellen zur Aufladung der Kondensatoren Sekundärwicklungen mindestens eines primärseitig mit einer Wechselspannung gespeisten Transformators in Verbindung mit je einer Gleichrichterdiode sind. Die Primärseite des Transformators kann in an sich bekannter Weise, beispielsweise von dem Wechselstromnetz oder von einem zerhackten Gleichstrom, gespeist werden. Hierfür sind beispielsweise die üblichen magnetomechanischen Zerhacker in Verbindung mit einer Batterie niedriger Spannung geeignet. Wichtig für die Erfindung ist, daß für jeden der beiden Kondensatoren je ein Ladewiderstand, und ein Gleichrichter vorhanden ist, so daß die beiden Ladekreise weitgehend entkoppelt sind.In the practical implementation of this proposal for the invention, it is expedient to proceed in this way before that the voltage sources for charging the capacitors secondary windings at least one Transformer fed with an alternating voltage on the primary side in connection with one rectifier diode each are. The primary side of the transformer can in a manner known per se, for example from the alternating current network or a chopped direct current. For this, for example the usual magnetomechanical chopper combined with a low voltage battery suitable. It is important for the invention that for each of the two capacitors a charging resistor, and a rectifier is available so that the two charging circuits are largely decoupled.

Damit die beiden Kondensatoren in der richtigen Reihenfole an der Hauptstrecke wirksam werden können, ist, wie in der Hauptpatentanmeldung erläutert, zwischen den beiden parallel geschalteten Kondensatoren eine Vorrichtung vorgesehen, die im wesentlichen nur in einer Richtung leitfähig ist und beispielsweise durch eine Diode verwirklicht werden kann. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bildet eine der die beiden Kondensatoren speisenden Gleichrichterdioden gleichzeitig die nur in einer Richtung leitfähige Vorrichtung zwischen den parallel geschalteten Kondensatoren. Durch diese Maßnahme läßt sich eine weitere Vereinfachung und Verbilligung des Gerätes erzielen.So that the two capacitors take effect in the correct order on the main line is, as explained in the main patent application, between the two connected in parallel Capacitors a device is provided which is conductive in only one direction and substantially can be realized for example by a diode. In an advantageous embodiment of the Invention forms one of the rectifier diodes feeding the two capacitors at the same time only in a directional conductive device between the parallel capacitors. Through this Measure, a further simplification and cheaper of the device can be achieved.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der Zeichnung hervor, in derFurther details of the invention emerge from the drawing in which

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild undFig. 1 is a basic circuit diagram and

Fig. 2 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung darstellen.Fig. 2 show the circuit diagram of an embodiment of the invention.

Mit 7 ist in beiden Figuren die Gasentladungslampe bezeichnet, der durch eine nur angedeutete, in bekannter üblicherweise ausgebildete Zündspannungsquelle 8 über eine besondere Zündelektrode ein Zündimpuls sehr hoher Spannung zugeführt werden kann, um die Entladung der Hauptentladungsstrecke einzuleiten. Der Hauptentladungsstrecke der Gasentladungslampe? liegt ein Kondensator 5 parallel, der eine kleine Kapazität hat und aus einer Gleichspannungsquelle 9 über einen Ladewiderstand 6 auf eine hohe Spannung, z. B. auf 500 Volt, aufgeladen wird. Die Hauptentladungsstrecke der Lampe 7 wird nach der Einleitung der Entladung durch den Zündimpuls aus der Zündspannungsquelle 8 zunächst aus der Energie des Kondensators 5, die beispielsweise 10~² bis 1 Ws beträgt, gespeist.In both figures, 7 denotes the gas discharge lamp, which can be supplied with an ignition pulse of very high voltage via a special ignition electrode from an ignition voltage source 8, which is only indicated and is usually configured in a known manner, in order to initiate the discharge of the main discharge path. The main discharge path of the gas discharge lamp? a capacitor 5 is parallel, which has a small capacity and from a DC voltage source 9 via a charging resistor 6 to a high voltage, z. B. to 500 volts, is charged. After the initiation of the discharge by the ignition pulse from the ignition voltage source 8, the main discharge path of the lamp 7 is initially ^{fed from the energy of the capacitor 5, which is 10 ~ 2} to 1 Ws, for example.

Der Hauptentladungsstrecke der Lampe 7 liegt über eine Diode 4 ein weiterer Kondensator 3 parallel, der aber eine erheblich größere Kapazität als der Kondensator 5 hat und aus einer anderen Gleichspannungsquelle 1 über einen Ladewiderstand 2 auf eine Spannung von weniger als 100 Volt, beispielsweise auf 30 Volt, aufgeladen wird. Wenn durch die im Kondensator 5 gespeicherte Energie die Hauptentladung in der Lampe 7 so weit ausgebildet ist, daß deren Brennspannung unter den Wert der Spannung am Kondensator 3 abgesunken ist, so erfolgt die weitere Speisung der Hauptentladung durch die im Kondensator 3 gespeicherte Energie. Die Diode 4 ist jetzt leitend, so daß der Kondensator 3 seine Energie an die Hauptentladungsstrecke abgeben kann.The main discharge path of the lamp 7 is connected via a diode 4, a further capacitor 3 in parallel, the but has a considerably larger capacity than the capacitor 5 and from another DC voltage source 1 via a charging resistor 2 to a voltage of less than 100 volts, for example to 30 volts, is charged. If by the in the condenser 5 stored energy, the main discharge in the lamp 7 is so far formed that their Burning voltage has dropped below the value of the voltage on capacitor 3, the further takes place The main discharge is fed by the energy stored in the capacitor 3. The diode 4 is now conductive, so that the capacitor 3 can deliver its energy to the main discharge path.

Die Ladewiderstände 2 und 6 sind so bemessen, daß die Zeitkonstanten für die Aufladung der Kondensatoren 3 und 5 groß gegen die Zeitkonstanten der Entladung sind, so daß stets definierte Ladungsmengen aus den Kondensatoren 3 und 5 über die Hauptentladungsstrecke der Lampe 7 entladen werden.The charging resistors 2 and 6 are dimensioned so that the time constants for charging the capacitors 3 and 5 are large compared to the time constants of the discharge, so that there are always defined amounts of charge are discharged from the capacitors 3 and 5 via the main discharge path of the lamp 7.

Die Ausführungsform der Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß die Gleichspannungsquellen 1 und 9 durch Sekundärwicklungen 12 und 14 eines Transformators 10 ersetzt sind, dessen Primärwicklung 16 durch eine Wechselspannungsquelle gespeist wird, die an sich beliebiger Art sein kann. Dies kann beispielsweise das Wechselstromnetz oder ein mit einer Batterie niedriger Spannung zusammenarbeitender Zerhacker oder Oszillator sein. Die Windungszahlen der Wicklungen 12., 14 und 16 müssen selbstverständlich so gewählt sein, daß die die Energie für die Hauptentladung der Lampe 7 liefernden Kondensatoren 3 und 5 auf die Spannungen der gewünschten Größe, wie oben angegeben, aufgeladen werden. Die von den Sekundärwicklungen 12 und 14 gelieferten Wechselspannungen geeigneter Größen werden durch Gleichrichterdioden 4 und 11 gleichgerichtet. Somit lädt die an der Wicklung 14 auftretende Wechselspannung nach Gleichrichtung durch die Diode 4 und über den Ladewiderstand 6 den Kondensator 5 auf eine Spannung von einigen 100 Volt auf, während der Kondensator 3 von der Sekundärwicklung 12 über die Gleichrichterdiode 11 und den Ladewiderstand 2 auf eine Spannung von weniger als 100 Volt aufgeladen wird. Ein Kondensator 13 mit einem dazu parallelen hochohmigen Widerstand 15 legt die Sekundärwicklung 14 wechselstrommäßig an Masse (das ist die untere Seite der Wicklung 12) und verbindet den Kondensator 5 mit der unteren Elektrode der Hauptentladungsstrecke der Gasentladungslampe 7.The embodiment of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that the DC voltage sources 1 and 9 are replaced by secondary windings 12 and 14 of a transformer 10, whose primary winding 16 is fed by an alternating voltage source, which in itself is arbitrary Kind of can be. This can be, for example, the AC mains or one with a low voltage battery be cooperating chopper or oscillator. The number of turns of the windings 12., 14 and 16 must of course be chosen so that the energy for the main discharge of the lamp 7 supplying capacitors 3 and 5 to the voltages of the desired size, as indicated above, charged will. The alternating voltages supplied by the secondary windings 12 and 14 are more suitable Quantities are rectified by rectifier diodes 4 and 11. Thus, the loads on winding 14 occurring alternating voltage after rectification by the diode 4 and the charging resistor 6 the Capacitor 5 to a voltage of a few 100 volts, while capacitor 3 from the secondary winding 12 via the rectifier diode 11 and the charging resistor 2 to a voltage of less than 100 volts is charged. A capacitor 13 with a high-resistance resistor 15 parallel thereto puts the secondary winding 14 AC-wise to ground (this is the lower side of the winding 12) and connects the capacitor 5 to the lower electrode of the main discharge path of the gas discharge lamp 7th

Die zur Aufladung des Kondensators 5 dienende Gleichrichterdiode 4 ist bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel so angeordnet, daß sie gleichzeitig die nur in einer Richtung leitfähige Vorrichtung zwischen den parallel geschalteten Kondensatoren 3 und 5 bildet und verhindert, daß sich der auf eine höhere Spannung aufgeladene Kondensator 5 in den Kondensator 3 entlädt.The rectifier diode 4 used to charge the capacitor 5 is the one shown in FIG Embodiment arranged so that they are only conductive in one direction device at the same time between the capacitors 3 and 5 connected in parallel and prevents the a higher voltage charged capacitor 5 discharges into the capacitor 3.

Claims

Patent claims:

1. Device for generating lightning-like arc discharges in a gas discharge lamp according to patent application D 29650 VIIIc / 21f (German Auslegeschrift 1083 431), in the case of Supplying the main discharge path of the lamp, two DC voltage sources are provided after the ignition pulse within the same discharge one after the other on the main discharge path become effective and of which the voltage source that becomes effective first is a parallel to the main discharge path is a capacitor of small capacity, which is based on a high DC voltage is charged while the last effective second DC voltage source is a larger capacitance capacitor with relatively low voltage, both Capacitors are arranged parallel to one another by means that are essentially conductive in only one direction.

are switched, characterized in that both capacitors are each connected via a charging resistor to a voltage source each, which supply corresponding DC voltages.

2. Device according to claim 1, characterized in that the voltage sources have secondary windings at least one transformer fed with an alternating voltage on the primary side in Connection with one rectifier diode each.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized characterized in that one (4) of the two rectifier diodes (4, 11) simultaneously only in one Direction conductive device between the capacitors (3, 5) connected in parallel.

1 sheet of drawings