DE2444219A1 - Verfahren und einrichtung zum betrieb von mit gasentladungslampen als lichtquellen bestueckten, insbesondere zur verwendung von film- und fernsehaufnahmen, als buehnenbeleuchtung und dergleichen dienenden leuchten - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von mit Gasentladungslampen als lichtquellen bestückten, insbesondere zur Verwendung vOn F1:lm und Fernsehaufnahmen, als 3tihnenbeleuchtung und dergleichen dienenden Leuchten.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Einrichtung zum Betrieb von mit Gasentladungslampen als Lichtquellen bestückten Leuchten, insbesondere solchen Leuchten, die als Tageslichtleuchten bei Film-und Fernsehaufnahmen, zur Bühnenbeleuchtung und dergleichen benutzt werden.
• Der Betrieb solcher Leuchten erfolgt in der Regel aus dem Wechselstromnetz. Dies ist einerseits schon deswegen geboten, weil durch den Wechselstrom ein gleichmäßiger Abbrand beider Lampenelektroden gewährleistet ist, was einen konstanten Lichtstrom und ein konstantes Lichtspektrum während der ganzen Lebensdauer der Gasentladungslampe ergibt.
• Andererseits hat der Betrieb von Gasentladungslampen mit sinusförmigem Netzwechselstrom die nachteilige Folge, daß der Augenblickswert des Lichtstromes etwa proportional der Amplitude des Lampenstromes ist und somit zu einer periodischen Helligkeitsschwankung führt. Dies ist zwar für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar. Bei Aufnahmen mit einer Film- oder Fernsehkamera kann diese Schwankung jedoch zu störender Unter- oder Überbelichtung führen, dies umsomehr, wenn Farbfilmmaterial verwendet wird.Deshalb muss bei hochwertigen Farbfilmaufnähmen mit künstlichem Tageslicht eine aufwendige Synchronisiereinrichtung für die Filmkamera verwendet werden, um diesen nachteiligen Effekt zu vermeiden.
• Zum Betrieb von Gasentladungslampen ist ferner ein sogenanntes Vorschaltgerät erforderlich, welches eine Vorschaltdrossel, eventuell einen Kompensationskondensator und gegebenenfalls das Zündgerät enthält. Aufgrund der von derartigen Leuchten benötigten elektrischen Leistung ergibt sich infolge der Drosseldimensionierung ein nicht unerhebliches Gewicht für dieses Vorschaltgerät, was dazu führt, das Vorschaltgerät als baulich selbständige Einheit vorzusehen, welche immer zusammen mit der Leuchte bewegt werden muss und demzufolge, die Handhabung der Leuchte bei Aufnahmen erschwert.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde ein neues Verfahren und die zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Einrichtung zum Betrieb von in Leuchten der eingangs erwähnten Art benutzten Gasentladungslampen insbesondere von Halogen-Metalldampflampen zu schaffen, welche die vorstehend geschilderten Nachteile bekannter Vorschaltgeräte nicht mehr besitzt und darüber hinaus eine nicht unbeträchtliche Verbesserung im Betriebsverhalten bringt, sodaß ein elektrotechnisch optimaler Lampenbetrieb mit einem hohen Lampenleistungsfaktor erreicht wird.
• Das neue Verfahren nach der vorliegenden Erfindung geht von der Tatsache aus, daß beim Betrieb von Gasentladungslampen mit sinusetwa förmigem Wechselstrom die Lampe demzufolge auch einenWsinusförmigen Lichtstrom aussendet, dessen Augenblickswert etwa proportional dem Augenblickswert der von der Lampe aufgenommenen elektrischen Leistung ist. Weil aber bei Gasentladungslampen aus physikalischen Gründen die Lampenspannung etwa rechteckförmigen Verlauf hat, müßte sich bei Speisung mit rechteckförmigen Wechselstrom für die Dauer einer Halbschwingung ein konstanter Leistungsverlauf ergeben und damit auch ein konstanter Lichtstrom.
• Ausgehend von dieser Erkenntnis und auf Grund eingehender in dieser Richtung unternommenen Untersuchungen, kennzeichnet sich das neue Verfahren darin, Gasentladungslampen mit einem rechteckförmigen Wechselstrom zu speisen, der aus dem von der benutzten Stromquelle gelieferten Versorgungsstrom umgerichtet wurde. Dies kann sowohl aus dem Wechselstromnetz, als auch aus einer Gleichstromquelle geschehen.
• Die Frequenz des erfindungsgemäß zur Lampenspeisung benutzten Rechteckwechselstromes kann grundsätzlich beliebig gewählt werden.
• Wird jedoch der Rechteckwechselstrom aus dem Netzwechselstrom umgerichtet, dann ist es vorteilhaft die Frequenz des Rechteckwechselstromes gleich der Frequenz des Netzwechseltromes zu wählen, weil dann Frequenzsynchronität gegeben ist und somit keine störenden Geräuschüberlagerungen (trumm oder Schwebungen) auftreten können.
• Auch ist die Umschaltzeit von der positiven zur negativen Halbschwingung des erfindungsgemäß vorgesehenen Rechteckwe chselstromes gegenüber seiner Periodendauer vernachläßigbar.
• Dabei handelt es sich um Werte zu nennen, um Zeiten in der Größenordnung weniger Mikro-Sekunden. Wegen der geringen Trägheit des Gasentladungslichtbogens ist nämlich Proportionalität zwischen dem Augenblickswert des Lichtstromes der Lampe und dem Augenblickswert des Speise stromes gegeben. Der Wert des Lampenlichtstromes bleibt somit über die Zeit einer Halbschwingung des Rechteckwechselstromes konstant. Zwar tritt theoretisch während des Umschaltvorganges von der positiven zur negativen Halbschwingung des Speise stromes ein Lichtstromabfall auf, der jedoch praktisch kaum messbar ist. Wie ausgiebige Versuche und Messungen ergeben haben, sendet die Lampe einen gleichförmigen und nahezu pulsationsfreien Lichtstrom aus.
• Damit sind die Bedingungen erfüllt, welche hei hs:ceftigen Farbfilmaufnahmen an die Qualität des Lichtes gestellt werden Das von einer nach dem Erfindungsvorschlag mit Rechtec.kwechselstrom gespeisten Gasentladungslampe ausgestrahlte, infolge der Lampeneigenschaften dem Tageslicht sehr nahe kommende Licht, hat keine für die Farbqualität störenden periodischen Schwankungen, wie dies bei bekannten Vorschaltgeräten der Fall ist.
• Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete, aus dem Wechselstromnetz versorgte Einrichtung zur Speisung von mit Gasentladungslampen bestückten Leuchten der eingangs erwähnten Art ist in der beiliegenden Zeichnung in Form eines Blockschaltbildes dargestellt.
• Bei dieser Einrichtung wird der zugeführte Netzwechselstrom über ein Oberschwingungsfilter 1 einem mit Siebeinrichtungen, wie Kondensator oder Drossel ausgestatteten Gleichrichter 2 an sich bekannter Bauart zugeführt, welcher den Netzwechselstrom in einen Gleichstrom gleichrichtet. Dieser Gleichstrom wird vermöge eines elektronischen Stellgliedes 3 impulsweise entnommen dann mittels eines nachgeschalteten Glättungsgliedes 4 in einen reinen Gleichstrom umgewandelt. Dieser reine Gleichstrom wird schließlich mit Hilfe des Wechselrichters 5 dem Vorschlag der Erfindung entsprechend in einen Rechteckwechselstrom mit der Netzfrequenz entsprechender Frequenz umgerichtet, wobei ein Synchronisierteil 6 die Synchronität zur Netzfrequenz herstellt.
• Der vom Umrichter 5 erzeugte Rechteckwechselstrom fließt dann über das Zündgerät 7 in die Entladungslampe 8.
• Für ein optimales Betriebsverhalten und für eine maximale Lebensdauer der Gasentladungslampe ist es erforderlich die Lampe mit dem vom Lampenhersteller festgelegten Leistungsnennwert unabhängig von Netzspannungsänderungen und Lampenbrennspannungstoleranzen zu betreiben.
• Dazu wird erfindungsgemäß ein Regelkreis vorgesehen, bestehend aus einem Strommeßwiderstand 9 und einem Regelumsetzer mit Regler 10, der auch in Abhänglgkeft von der Lempenbrennspannung beeinflußt wird.
• Ein Steuerumrlehter 11 erzeugt interne Yersorgungsspannungen für den Betrieb des Regelumsetzers und Reglers 10 und des Synchronisierteils 6. Er liefert ferner eine ufer dem Hörbereich liegende Taktfraquenz, die über den Regelumsetzer mit Regler 10 dem schaltenden Stellgßied 5 seine Taktimpulse gibt.
• Bei den einzelnen Schaltungsgliedern des in der Zeichnung dargestellten Bzockschaltbildes handelt es sich um dem einschlägigen Fachmann geläufige elektrische bzw. elektronische Schaltungsanordnungen, sodaß sich die Darstellung besonderer Schaltbilder dieser Schaltglieder wohl erübrigen dürfte.
• Wird als Stromquelle von einer Gleichstromquelle beispielsweise einer Batterie bzw. einem Sammler ausgegangen, dann ist ein weiterer im Blockschaltbild gestrichelt dargestellter Umrichter 12 an sich bekannter Schaltungsanordnung erforderlich, der den Versorgungsgleichstrom zuerst in einen Wechselstrom mit der für die Gleichrichtung erforderlichen Eingangsspannung umrichtet.
• Die vorbeschriebene Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bringt auch erhebliche Vorteile in Bezug auf eine Einsparung an Volumen, Gewicht und Stromentnahme gegenüber den herkömmlichen Vorschaltgeräten.
• Das erfindungsgemäße Verfahren führt, wie sich aus vorstehend Dargelegtem ergibt, zu einem wesentlich verbesserten Betriebsverhalten der nach diesem Verfahren gespeisten Gasentladungslampen. Auch ergeben sich beträchtliche Werkstoffeinsparungen, vor allem was den Anteil an Kupfer und hochwertigem Magneteisen betrifft.
• Patentansprüche:

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Betrieb von mit Gasentladungslampen als Lichtquellen bestückten, insbesondere zur Verwendung bei Film- und Fernsehaufnahmen, als Bühnenbeleuchtung und dergl. dienenden Leuchten, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungslampe bzw. Gasentladungslampen einer Leuchte mit einem rechteckförmigen Wechselstrom gespeist wird bzw. werden, der aus dem von der benutzten Stromquelle gelieferten Strom umgerichtet wurde.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem von sinusförmigen Netzwechset strom ausgegangen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Netzwechsel strom in einen rechteckförmigen Wechselstrom von gewünschter Frequenz umgerichtet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rechteckförmige Wechselstrom die Frequenz des Netzwechselstromes besitzt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Netzwechselstrom zunächst in an sich bekannter Weise gleichgerichtet und gesiebt, danach in einen reinen Gleichstrom umgewandelt und schließlich in einen rechteckförmigen Wechselstrom umgerichtet wird, dessen Frequenz mit der Frequenz des Netzwechselstromes synchronisiert ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem von einer Gleichstromquelle beispielsweise einem Sammler beliebiger Spannung ausgegangen wird, dadurch gekennzeichnet daß der Versorgungsgleichstrom zuerst in einen Wechselstrom mit der für die Gleichrichtung erforderlichen Eingangsspannung umgerichtet wird.
6. 6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung welche folgende Schaltglieder aufweist: a) einen an sich bekannten Gleichrichter (2) zur Gleichrichtung des Netzwechselstromes in pulsierenden Gleichstrom, mit einer Siebeinrichtung zur Glättung des pulsierenden Gleichstroms b) ein elektronisches Stellglied (3) zur impulsweisen Entnahme von Gleichstrom aus der Siebeinrichtung des Gleichrichters (2) c) ein Glättungsglied (4) zur Erzeugung von reinem Gleichstrom aus den Gleichstromimpulsen d) einen elektronischen Regelkreis bestehend aus dem Strommeßwiderstand (9) und dem Regelumsetzer mit Regler (10) zur Konstanthaltung der von der Lampe aufgenommenen elektrischen Leistung e) einen Wechselrichter (5) zur Umrichtung des reinen Gleichstromes in einen Rechteckwechselstromes von der Frequenz des Netzwechselstromes f) ein Synohronisierteil (6) zur Synchronisierung mit der Frequenz des Netzwechseltromes g) einen Steuerumrichter (11) zur Erzeugung von internen Versorgungsspannungen und einer Taktfrequenz.

   L e e r s e i t e