DE2222365A1 - FLASH LIGHT ARRANGEMENT - Google Patents
FLASH LIGHT ARRANGEMENTInfo
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. lÖeisse 5602 LANGENBERG CRhelnl), den. lÖeisse 5602 LANGENBERG CRhelnl), the
η ι _ Bökenbuach 41 η ι _ Bökenbuach 41
Dipl.-Phys. ^Jürgen lAJe'isse Telefon (021273 t3i9Dipl.-Phys. ^ Jürgen lAJe'isse phone (021273 t3i9
Telex 8St6895Telex 8St6895
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Multiblitz Dr.-Ing. D.A. Mannesmann GmbH..& Go. KG., 5050 Porz-Westhoven, Oberstraße 89Multiblitz Dr.-Ing. THERE. Mannesmann GmbH .. & Go. KG., 5050 Porz-Westhoven, Oberstrasse 89
Blitzleuchtenanor&nung Zusatz zu Patent (Anm. P 21 20 777-2)Flashing lights arrangement Addendum to patent (note P 21 20 777-2)
Das Hauptpatent .... (Anm. P 21 20 777·2) betrifft eine Blitzleuchtenanordnung zur Erzeugung von hochintensiven, kurzwelligen Strahlungsblitzen unter Verwendung einer mittels einer Zündelektrode zündbaren Elektronenblitzröhre und eines Speicherkondensators, der sich über die Elektronenblitzröhre entlädt. Nach dem Grundgedanken des Hauptpatentes wird die Elektronenblitzröhre mit einem solch kleinen Widerstand im Entladekreis betrieben, daß der Spitzenstrom der Entladung im wesentlichen nur durch die Blitzröhre bestimmt ist. Nach einem weiteren Merkmal des Hauptpatentes ist eine Blitzröhre aus W-durchlässigem Werkstoff mit einem Entladungskanal vorgesehen, die einen außerhalb des Entladungskanals liegenden toten Raum enthält, dessen Volumen wenigstens gleich dem Volumen des Entladungskanals ist. Eine Anordnung nach dem Hauptpatent wird im Zusammenhang mit der Photoinitiation von Irocknungs- bzw. Härtungsprozessen in z.B. Lacken oder Druckfarben verwendet. Es kommt dabei darauf an, möglichst hohe Stromspitzen in der Blitzröhre zu erzeugen, wodurch kurze aber intensive kurswellige (TJV) Strahlungsblitze entstehen.The main patent .... (note P 21 20 777 · 2) relates to a flashing light arrangement for generating high-intensity, short-wave Radiation flashes using an electronic flash tube that can be ignited by means of an ignition electrode and a storage capacitor, which discharges through the electronic flash tube. The electronic flash tube is based on the basic idea of the main patent operated with such a small resistance in the discharge circuit that the peak current of the discharge is essentially is only determined by the flash tube. Another feature of the main patent is a flash tube made of W-permeable Material provided with a discharge channel which contains a dead space lying outside the discharge channel, its Volume is at least equal to the volume of the discharge channel. An arrangement according to the main patent is in connection with the photoinitiation of drying and hardening processes in e.g. paints or printing inks are used. It is important to generate the highest possible current peaks in the flash tube, whereby short but intense course wave (TJV) flashes of radiation arise.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blitzleuchtenanordnung nach den Hauptpatent so auszulegen, und auszubilden, daß sich ein optimaler Trocknungseffekt ergibt.The invention is based on the object of a strobe light arrangement according to the main patent so to be interpreted and trained that an optimal drying effect results.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es für .die Erzielung eines optimalen Trocknungs-Effektes darauf ankommt, den Spitzenstrom bei der Blitzentladung möglichst hoch zu machen und den Anstieg des Stromes bis zu seinem Spitzenwert möglichst steil erfolgen zu lassen. Die Trockenzeit T, die ein Maß für den erzielten Trocknungseffekt ist, ändert sich etwa umgekehrt proportional zu dem Quadrat des Spitzenstromes IThe invention is based on the knowledge that it is for. The achievement An optimal drying effect depends on increasing the peak current during the lightning discharge as high as possible make and let the rise of the current take place as steeply as possible up to its peak value. The dry season T that is a measure of the drying effect achieved, changes approximately inversely proportional to the square of the peak current I.
Die Gesamtleistung der Blitzentladung ist demgegenüber für den Trocknungseffekt von untergeordneter Bedeutung. Die Kapazität des Speicherkcndensators wird daher nur hinreichend groß gewählt, daß der Stromanstieg zu Beginn der Entladung nicht durch das Absinken der Kondensatorspannung infolge der Entladung gebremst wird. Die Betriebsspannung sollte möglichst groß gewählt werden, soweit nicht unverhältnismäßig große Isolationsprobleme auftreten. Der Innenwiderstand der Röhre bei der Entladung sollte möglichst klein gewählt werden. Der Innenwiderstand der Röhre bestimmt gemäß der Bedingung, daß das Absinken der Kondensatorspannung zu Beginn der Entladung gering sein soll, die erforderliche Kapazität des Kondensators. Die hohe Spannung und die Forderung nach kleinem Innenwiderstand der Röhre bedingen wiederum einen in Vergleich zu üblichen Blitzröhren hohen Gasdruck, um ein Zünden der Röhre ohne Zündimpuls zu vermeiden. Aus geometrischen Gründen im Hinblick auf die Anwendung der Anordnung für die Lacktrocknung wäre eine relativ lange Blitzröhre wünschenswert. Diese Forderung steht aber teilweise in Widerspruch zu der Forderung nach hoher SpitζenStromstärke.In contrast, the total power of the lightning discharge is of secondary importance for the drying effect. The capacity of the storage capacitor is therefore only chosen to be sufficiently large that the current does not rise at the beginning of the discharge by the drop in the capacitor voltage as a result of the discharge is braked. The operating voltage should be selected as high as possible, provided that there are no disproportionately large insulation problems. The internal resistance of the tube during discharge should be chosen as small as possible. The internal resistance of the tube is determined according to the condition that the lowering of the The capacitor voltage should be low at the beginning of the discharge, the required capacitance of the capacitor. The high tension and the requirement for a low internal resistance of the tube results in a high gas pressure compared to conventional flash tubes, to avoid igniting the tube without an ignition pulse. For geometric reasons with regard to the application of the arrangement A relatively long flash tube would be desirable for drying the paint. However, this requirement is partly in contradiction to the demand for high peak currents.
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Unter Berücksichtigung der vorstehenden Gesichtspunkte ist e rf indungs gemäß die Anordnung so ausgebildet, daß bei einem Fülldruck oberhalb 600 mm Hg das Verhältnis von Entladestrecke zu Betriebsspannung kleiner oder gleich 0,5 cm/100 Volt ist und daß die Kapazität des Speicherkondensators so bemessen ist, daß nach Zünden der Blitzröhre die Kondensatorspannung bei Erreichen des Spitzenstromes um nicht mehr als 15% abgesunken ist.Taking into account the above is According to the invention, the arrangement is designed so that at a filling pressure above 600 mm Hg the ratio of the discharge distance the operating voltage is less than or equal to 0.5 cm / 100 volts and that the capacity of the storage capacitor is dimensioned so that after igniting the flash tube the capacitor voltage when reached of the peak current has not decreased by more than 15%.
Es ist vorteilhaft, wenn der Kondensator so bemessen ist, daß die Gesamtentladezeit nicht langer als 4-0 Mikrosenkunden beträgt«It is advantageous if the capacitor is dimensioned so that the total discharge time does not exceed 4-0 microseconds «
Eine bevorzugte Dimensionierung besteht darin, daß die Entladungsstrecke etwa 15 cm, die Betriebsspannung etwa 3 200 Volt und die Kapazität des Speicherkondensators etwa 4- Mikrofarad beträgt.A preferred dimensioning is that the discharge path about 15 cm, the operating voltage about 3,200 volts and the capacity of the storage capacitor about 4 microfarads amounts to.
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß bei bekannten Blitzröhren der Trocknungseffekt dadurch beeinträchtigt wird, daß das Material der Blitzröhre einen erheblichen Teil der erzeugten UV-Strahlung absorbiert. Das geschieht bei den üblichen, aus Quarz hergestellten Blitzröhren durch einen Alterungseffekt, bei welchem die Blitzröhren bläulich anlaufen.It has also been shown that in known flash tubes the drying effect is impaired by the fact that the material The flash tube absorbs a considerable part of the UV radiation generated. That happens with the usual, off Flash tubes made from quartz due to an aging effect in which the flash tubes turn bluish.
In weiterer Ausbildung der Erfindung besteht daher die Blitzröhre aus synthetischem Quarzglas von hoher Durchlässigkeit fb? UV und IR. Dieses Material wird beispielsweise von der Firma Heraeus - Schott Quarzschmelze GmbH., Hanau, unter dem Warenzeichen Suprasil vertrieben.■In a further embodiment of the invention, the flash tube is made of synthetic quartz glass of high permeability fb? UV and IR. This material is for example from the company Heraeus - Schott Quarzschmelze GmbH., Hanau, sold under the Suprasil trademark. ■
Es wird nach dem Stand der Technik immer davon ausgegangen, daß es darauf ankäme, einen UV-Blitz unter Vermeidung von Wärme undIt is always assumed according to the prior art that it depends on a UV flash while avoiding heat and
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IR-Strahlung zu erzeugen. Untersuchungen haben ergeben, daß diese Annahme nicht zutreffend ist, sondern daß sich der Trocknungseffekt durch Anwendung von UV-Blitzen in Verbindung mit gleichzeitiger IR-Einwirkung erheblich verbessern läßt. Es ist zu beachten, daß diese Verbesserung weder durch die Einwirkung von IR-Strahlung allein noch durch zeitlich getrennte Einwirkung von IR-Strahlung und UV-Blitzen erzielt wird.Generate IR radiation. Investigations have shown that this assumption is not correct, but that the Significantly improve the drying effect by using UV flashes in conjunction with simultaneous IR exposure leaves. It should be noted that this improvement is not caused by the action of IR radiation alone or by time separate exposure to IR radiation and UV flashes is achieved.
In noch weiterer Ausbildung der Erfindung ist daher zusatzlieh zu der Blitzröhre ein Infrarotstrahler vorgesehen. Der Infrarotstrahler kann vorteilhaft zur optimalen Abstimmung in seiner Intensität regelbar sein.In yet another embodiment of the invention is therefore additional loan an infrared emitter is provided for the flash tube. The infrared heater can be advantageous for optimal coordination its intensity can be regulated.
Eine andere Lösung besteht darin, daß eins zweite, IR-emittierende Elektronenblitzröhre vorgesehen ist, von deren Entladungsstrom die UV-emittierende Blitzröhre derart verzögert gezündet wird, daß die Smissionsmaxima von IR bzw. UV der beiden Röhren zeitlich zusammenfallen. Diese Lösung beruht auf der experimentell gefundenen Feststellung, daß die Maxima der UV-Strahlung und der IR-Strahlung einer Blitzröhre zeitlich gegeneinander verschoben sind.Another solution is to have a second, IR-emitting Electronic flash tube is provided, the discharge current of which delays the UV-emitting flash tube in such a way is ignited that the emission maxima of IR and UV of the two Tubes coincide in time. This solution is based on the experimentally found finding that the maxima of UV radiation and the IR radiation of a flash tube are shifted against each other in time.
Es ist weiterhin möglich, daß die Blitzröhre erweiterte Elektrodenräume aufweist und eine nur auf die Elektrodenräume wirkende Kühleinrichtung vorgesehen ist. Auf diese Weise wird zweierlei erreicht: Die Entladungsstrecke zwischen den Elektrodenräumen wird stark erwärmt und glühend. Dadurch emittiert das Entladungsgefäß der Blitzröhre selbst IR-Strahlung, die, wie gesagt, bei gleichzeitiger Anwendung von UV-Blitzen den Trocknungseffekt verbessert. Durch das Glühen des Entladungsgefäßes wird außerdemIt is also possible for the flash tube to have enlarged electrode spaces and a cooling device acting only on the electrode spaces is provided. In this way it becomes two things reached: The discharge path between the electrode spaces becomes strongly heated and glowing. As a result, the discharge vessel of the flash tube itself emits IR radiation, which, as I said, when using UV flashes at the same time, the drying effect is improved. The glow of the discharge vessel also
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auch bei gewöhnlichem. Quarz einer durch Alterung "bedingten Änderung des Absorptionsvermögens entgegengewirkt, welche - wie geschildert - die Durchlässigkeit für UV-Strahlung beeinträchtigt .even with ordinary things. Quartz one caused by aging " Changes in the absorption capacity counteracted, which - as described - affects the permeability for UV radiation .
Die Erfindung ist nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:The invention is explained in more detail below using a few exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings explained:
Fig. 1 ζβΐφ eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blitzröhrenanordnung für die Lacktrocknung bzw. -härtung,Fig. 1 ζβΐφ a first embodiment of a flash tube arrangement according to the invention for drying or curing paint,
Fig. 2 zeigt eine Schaltung einer zweiten Ausführungsform, Fig. 2 shows a circuit of a second embodiment,
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform zur gleichzeitigen Behandlung mit ITV und IR.Fig. 3 shows a third embodiment for simultaneous Treatment with ITV and IR.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist eine Blitzröhre 10 aus Quarzglas vorgesehen, welche einen geraden Entladungskanal 12 und an dessen Enden rechtwinklig dazu sich erstreckend Elektrodenräume 14, 16 aufweist, die jeder ein Volumen von mindestens gleicher Größe wie der Entladungskanal 12 besitzen. In diesen Elektrodenräumen sind Elektroden 18, 20 angeordnet. Die Blitzröhre 10 ist in einer üblichen Blitzleuchtenschaltung angeordnet und wird durch eine (nicht dargestellte) Zündelektrode gezündet.In the embodiment according to FIG. 1, a flash tube 10 made of quartz glass is provided, which has a straight discharge channel 12 and at the ends thereof extending at right angles to electrode spaces 14, 16, each having a volume of at least the same size as the discharge channel 12 have. Electrodes 18, 20 are arranged in these electrode spaces. the Flash tube 10 is arranged in a conventional flash lamp circuit and is controlled by an ignition electrode (not shown) ignited.
Die Blitzröhre 10 ist so bemessen , daß das Verhältnis von Entladungsstrecke zu Betriebsspannung kleiner oder gleich 0,5cm/ 100 Volt ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Entladungsstrecke in dem Entladungskanal 12 von etwa Länge vorgesehen. Die Betriebsspannung, auf die der Speicher-The flash tube 10 is dimensioned so that the ratio of the discharge distance to the operating voltage is less than or equal to 0.5 cm / 100 volts. In a preferred embodiment, a discharge path is provided in the discharge channel 12 of approximately length. The operating voltage to which the storage
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kondensator aufgeladen wird, beträgt 3200 YoIt. Damit die Blitzröhre 10 nicht von selbst, ohne Zündimpuls an der Zündelektrode, durchschlägt, ist der Fülldruck der Röhre höher als 600 mm Quecksilbersäule gewählt. Die Kapazität des Speicherkondensators beträgt 4 Mikrofirad. Es ergeben sich Spitzenströme von ungefähr 750 Ampere.capacitor is charged is 3200 YoIt. So that If the flash tube 10 does not break through by itself without an ignition pulse on the ignition electrode, the filling pressure of the tube is higher chosen as 600 mm mercury column. The capacity of the storage capacitor is 4 microfirads. There are peak currents of about 750 amps.
Die Blitzröhre 10 ist in einem Eeflektor 22 angeordnet, an dessen Außenseite ein rinnenförmiger Kühllu-ftkanal 24 vorgesehen ist, durch den von einem(nicht dargestellten) Gebläse ein Kühlluftstrom geleitet wird, wie durch die Pfeile angedeutet ist. Die Elektrodenräume 14, 16 der Blitzröhre 10 ragen in diesen Kühlluftkanal 24, während der Entladungskanal 12 ungekühlt in dein. Eeflektor 22 angeordnet ist.The flash tube 10 is arranged in an eeflector 22, on the outside of which a channel-shaped cooling air duct 24 is provided is through the flow of cooling air from a fan (not shown) is directed, as indicated by the arrows. The electrode spaces 14, 16 of the flash tube 10 protrude into these Cooling air duct 24, while the discharge duct 12 is uncooled in your. Eeflektor 22 is arranged.
Durch die hohe Belastung wird dabei im Betrieb das Entladungsgefäß der Blitzröhre 10 im Bereich des Entladungskanals 12 stark erwärmt, wobei es Infrarotstrahlung aussendet. Diese Infrarotstrahlung begünstigt in Verbindung mit den gleichzeitig erzeugten UV-Blitzen die Trocknungswirkung, wie oben schon geschildert wurde. Die Erwärmung verhindert außerdem die Änderung des Absorptionsvermögens des Quarzes durch Alterung.Due to the high load, the discharge vessel is in operation the flash tube 10 is strongly heated in the area of the discharge channel 12, whereby it emits infrared radiation. This infrared radiation In conjunction with the UV flashes generated at the same time, it favors the drying effect, as already described above became. The heating also prevents the change in the absorption capacity of the quartz due to aging.
Fig. 2 zeigt eine Schaltung, bei welcher gleichzeitig W- und IR-Blitze erzeugt werden, und zwar unter Verwendung von zwei Blitzröhren 26 und 28. Die Anordnung nach Fig. 2 geht von der experimentell gefundenen Erkenntnis aus, daß eine Blitzröhre sowohl UV-Strahlung als auch ΙΕ-Strahlung emittiert, wobei jedoch im Verlauf der Entladung das Maximum der IR-Strahlung zeitlich gegenüber dem Maximum der UV-Strahlung versetzt ist.Fig. 2 shows a circuit in which at the same time W and IR flashes are generated using two Flash tubes 26 and 28. The arrangement of FIG. 2 is based on the experimentally found knowledge that a flash tube both UV radiation as well as ΙΕ radiation is emitted, but in the course of the discharge the maximum of the IR radiation is temporal is offset from the maximum of the UV radiation.
Bei der Schaltung nach Fig. 2 wird erst eine Blitzröhre 26 gezündet, von welcher die I R-Strahlung ausgenutzt wird. Von demIn the circuit according to FIG. 2, a flash tube 26 is ignited first, from which the IR radiation is used. Of the
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Entladestrom dieser Blitzröhre 26 wird eine zweite Blitzröhre 28 gezündet, und zwar mit einer solchen Verzögerung, daß das Maximum der UV-Strahlung der Blitzröhre 28 mit dem Maximum der IR-Strahlung der Blitzröhre 26 zusammenfällt.Discharge current of this flash tube 26 becomes a second flash tube 28 ignited, with such a delay that the maximum of the UV radiation of the flash tube 28 with the Maximum of the IR radiation of the flash tube 26 coincides.
Die Blitzröhre 26 liegt an einem Speicherkondensator 30· Sie wird mittels einer Zündelektrode 32 gezündet, auf die ein Zündimpuls gegeben wird. Dieser Zündimpuls wird in üblicher Weise dadurch erzeugt, daß sich bei Schließen eines Zündkontaktes 34- ein Zündkondensator 36 über einen Zündtransformator 38 entlädt. Der Zündkondensator wird von der Betriebsspannung von 3200 Volt über einen Spannungsteiler mit den Widerständen 40, 4-2 aufgeladen.The flash tube 26 is connected to a storage capacitor 30 · You is ignited by means of an ignition electrode 32, on which a Ignition pulse is given. This ignition pulse is generated in the usual way in that when an ignition contact 34- an ignition capacitor 36 closes via an ignition transformer 38 discharges. The ignition capacitor is powered by the operating voltage of 3200 volts via a voltage divider with the resistors 40, 4-2 charged.
Im EntladeStromkreis des Speicherkondensators 30 und der Blitzröhre 26 liegt die Primärwicklung eines Transformators 4-4-, Über eine Diode 46 wird von dem bei der Entladung der Blitzröhre 26 auftretenden Impuls ein Kondensator 4-8 aufgeladen. Wenn dieser auf eine ausreichende Spannung aufgeladen ist, was eine gewisse Verzögerung bringt, wird von dieser Spannung ein Thyristor'50 gezündet. Diese Thyristor 50 schließt einen Stromkreis mit einem Zündkondensator 52 und der Primärwicklung eines Zündtransformators 54-, der einen Zündimpuls auf die Zündelektrode 56 cLer Blitzröhre 28 gibt. Damit entlädt sich - verzögert - ein Speicherkondensator 58 über die Blitzröhre 28. Der Zündkondensator 52 wird wieder von der Betriebsspannung 3200 Volt über einen Spannungsteiler mit Widerständen 60, 62 aufgeladen.In the discharge circuit of the storage capacitor 30 and the flash tube 26 is the primary winding of a transformer 4-4-, over a diode 46 is charged by the pulse occurring during the discharge of the flash tube 26, a capacitor 4-8. If this is charged to a sufficient voltage, which brings a certain delay, this voltage becomes a thyristor'50 ignited. This thyristor 50 closes a circuit with a Ignition capacitor 52 and the primary winding of an ignition transformer 54-, which gives an ignition pulse to the ignition electrode 56 of the flash tube 28. This discharges a storage capacitor - with a delay 58 via the flash tube 28. The ignition capacitor 52 is charged again from the operating voltage 3200 volts via a voltage divider with resistors 60, 62.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird eine !lache 64-, z.B. eine zu trocknende Lackfläche einmal mit einer UV-Blitzröhre, die inIn the embodiment of Fig. 3, a pool 64, e.g. paint surface to be dried once with a UV flash tube that is inserted in
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einem Keflektor 66 angeordnet und aus einem Versorgungsteil 68 in üblicher Weise gespeist und gesteuert ist, mit FiT-Blitzen belichtet. Es kann sich dabei um eine Anordnung nach Pig. Λ handeln. Gleichzeitig erfolgt eine Bestrahlung der Fläche mittels eines Infrarotstrahlers 70, der in einem Eeflektor 72 angeordnet ist und aus dem ITetζ gespeist wird. Die Leistung des Infrarotstrahlers 70 ist z.B. mittels eines einstellbaren Vorwiderstandes 74- regelbar.a Keflektor 66 is arranged and fed from a supply part 68 in the usual way and controlled, exposed with FiT flashes. It can be an arrangement according to Pig. Λ act. At the same time, the surface is irradiated by means of an infrared radiator 70, which is arranged in an Eeflektor 72 and is fed from the ITetζ. The power of the infrared radiator 70 can be regulated, for example, by means of an adjustable series resistor 74.
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