DE2646577B2 - Zündeinrichtung für eine mit Gleichstrom betriebene Blitzlampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für eine mit Gleichstrom betriebene Blitzlampe, die einen langgestreckten, im wesentlichen rohrförmigen und hermetisch abgedichteten Kolben aus einem dielektrischen Werkstoff, der mit einem ionisierbaren Gas gefüllt ist und zwei in dem Kolben nahe dessen Enden angeordnete, einander mit Abstand gleichachsig gegenüberstehende Elektroden umfaßt, deren einander zugewandte Enden abgerundet sind, und mit einer an der Außenseite des Kolbens angeordneten Zündelektrode, die eine leitende Fläche umfaßt, die einen Abschnitt der Außenfläche des Kolbens bedeckt und sich über einen Teil der einen Elektrode erstreckt.

Mit solchen Zündeinrichtungen versehene Blitzlampen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Bei einer atis der US-PS 29 19 369 bekannten Blitzlampe überdeckt die Zündelektrode die gesamte Strecke zwischen den beiden einander gegenüberstehenden Elektroden. Aus der GB-PS 6 77 044 ist eins Blitzlampe mit U-förmig gebogenem Kolben bekannt der nahe seinen Enden, wo sich auch die Elektroden befinden, von Schellen gehalten wird, die zugleich als Zündelektroden dienen. Diese Zündelektroden sind durch einen den Kolben der Blitzlampe schraubenförmig umgebenden Draht miteinander verbunden. Aus der FR-PS 9 97 513 sind Blitzlampen bekannt, die ähnlich wie die zuvor beschriebene Blitzlampe nahe einem oder beiden Enden mit einer als Zündelektrode dienenden Schelle versehen ist. Diese Schelle befindet sich im Abstand von der benachbarten Elektrode der Blitzlampe im Bereich der Entladungsstrecke. Der Kolben dieser bekannten Blitzlampe ist geradlinig ausgebildet.

Die vorstehend beschriebenen, bekannten Blitzlampen sind vorwiegend für photographische Zwecke bestimmt. Diese Blitzlampen haben eine begrenzte Leistung und werden insbesondere mit einer relativ geringen Blitzfolge betrieben. Ein anderer Anwendungszweck für Blitzlampen besteht in der Anregung stimulierbarer Medien in optischen Sendern und Verstärkern. Hierfür werden Blitzlampen besonders hoher Leistung benötigt und es werden an die Zündeinrichtung besonders hohe Anforderungen gestellt.

Die Anwendung der bekannten Zündeinrichtungen bei Laser-Blitzlampen ist insbesondere dann problematisch, wenn eine solche Einrichtung in einem Laser verwendet wird, in der ein unter hohem Druck stehendes gasförmiges Kühlmittel, wie beispielsweise Stickstoff unter einem Druck von etwa 20 bar an dem Kolben der Blitzlampe entlangströmt, weil das unter hohem Druck stehende Gas mit seiner bedeutend erhöhten Durchbruchsspannung effektiv die Elektroden der Blitzlampe von der Zündelektrode elektrisch isoliert. Die Kontaktfläche zwischen der Zündelektrode und dem Kolben der Blitzlampe ist gewöhnlich elektrisch ungenügend, um ohne Spannungsdurchbruch in der Umgebung der Elektroden der Blitzlampe ein elektrisches Feld zu erzeugen, das ausreichend groß ist, um in dem Gas der Blitzlampe einen Spannungsdurchbruch auszulösen. Weiterhin müssen Blitzlampen für

Laser, die mit unter hohem Druck stehendem Gas gekühlt werden, durch Feuern der Blitzlampen in Rückwärtsrichtung für die Dauer mehrerer Stunden behandelt werden, so daß sich an den Innenflächen des Lampenkolbens genügend metallische Rückstände ansammeln, um das Auslösen vor Bogcnentladungen zu ermöglichen.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß sie in einem mit Hochdruckgas gekühlten Liser verwendbar ist, sich dabei durch hohe Zuverlässigkeit und große Lebensdauer auszeichnet Ferner soll bei Anwendung dieser Zündeinrichtung ein Vorbehandeln der Blitzlampe durch Feuern in Rückwärtsrichtung unnötig sein.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Zündelektrode in Längsrichtung des Kolbens an einer Stelle endet, die dem inneren Ende der einen Elektrode gegenübersteht, daß die eine Elektrode nahe ihrem inneren Ende eine über ihre Mantelfläche nach außen scharfkantig überstehende, ringförmige Wulst aufweist und daß an der Außenfläche des Kolbens ein sich von der Zündelektrode bis in die Nähe der anderen Elektrode erstreckender Draht angeordnet ist.

Bei der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung befindet sich die Zündelektrode außerhalb des Bereiches, in der die Gasentladung innerhalb der Blitzlampe stattfindet, so daß die Zündelektrode keiner übermäßigen Wärmebelastung ausgesetzt ist. Daher ist es möglich, die Zündelektrode als Schicht auf die Oberfläche des Kolbens aufzubringen, so daß sie mit dem Kolben einen sehr guten Kontakt hat Weiterhin wird durch das Gegenüberstehen des Endes der Zündelektrode und der scharfkantigen Wulst am Ende der Elektrode örtlich eine sehr hohe Feldstärke erzeugt, die mit Sicherheit das Zünden der Blitzlampe zur Folge hat, auch ohne daß durch ein Feuern in Rückwärtsrichtung ein Ansammeln metallischer Rückstände an den Innenflächen des Lampenkolbens bewirkt wird. Endlich wird durch die Anwendung des Drahtes gewährleistet, daß die innerhalb der Blitzlampe ausgelöste Entladung sich über die ganze Länge der Blitzlampe bis zur anderen Elektrode ausbreitet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigt

F i g. 1 teilweise in Seitenansicht und teilweise im Längsschnitt eine Blitzlampe mit einer ersten Ausführungsform einer Zündeinrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 eine Seitenansicht einer Blitzlampe mit einer zweiten Ausführungsform einer solchen Zündeinrichtung,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch das eine Ende einer Blitzlampe mit einer dritten Ausführungsform einer solchen Zündein'^:;htung in einem Zwischenstadium der Herstellung und

F i g. 4 die perspektivische Darstellung eines für eine weitere Ausführungsform einer Zündeinrichtung geeigneten Federelementes.

Die in F i g. 1 dargestellte Blitzlampe 10 weist einen langgestreckten, rohrförmigen Kolben 12 auf, der aus einem dielektrischen Werkstoff besteht, beispielsweise aus Quarz. An den beiden Enden des Kolbens 12 sind zwei im wesentlichen zylindrische Elektroden 14 und 16 gleichachsig zueinander angeordnet, die sich zum Teil außerhalb des Kolbens befinden und teilweise in den Kolben hinein erstrecken. Die Enden des Kolbens 12 sind mit den Elektroden 14 und 16 gasdicht verbunden. Das Innere des Kolbens 12 ist mit einem geeigneten ionisierbaren Gas gefüllt, beispeilsiweise mit Krypton oder Xenon.

Dh Elektroden 14 und 16 haben an ihren einander gegenüberstehenden Enden abgerundete Flächen 18 bzw. 20. Die eine Elektrode 14 weist außerdem eine scharfkantige, ringförmige Wulst 22 auf, die über die Mantelfläche der Elektrode 14 nach außen vorsteht und sich in geringem Abstand von der abgerundeten Fläche 18 befindet Um zweckmäßige Größenverhältnisse zu veranschaulichen, kann sich bei einer Elektrode von 3 mm Durchmesser die Wulst 22 in einem Abstand von 2 mm vom Scheitelpunkt der Fläche 18 befinden und über die Mantelfläche der Elektrode 14 um 0,5 bis 1 mm überstehen. Die messerartige Wulst 22 vermindert die Spannung, die zum Zünden der Blitzlampe 10 erforderlich ist in einem solchen Maße, daß eine Behandlung der Blitzlampe 10 durch Feuern in Rückwärtsrichtung nicht erforderlich ist.

Bei der Serien-Zündeinrichtung nach Fig. 1 ist die Elektrode 14 mit einem Impulserzeuger 24 verbunden, während die andere Elektrode 16 an ein Bezugspotential angeschlossen ist, das bei diesem Beispiel als Masse dargestellt ist Der Impulserzeuger 24 umfaßt einen Kondensator 26, der zwischen die Klemme 28 eines Netzgerätes, das eine Gleichspannung +Vi liefert, und Masse geschaltet ist. Die Primärwicklung 32 eines Aufwärts-Zündtransformators 30 ist zwischen eine Eingangskiemine 34 und Masse geschaltet während seine Sekundärwicklung 36 zwischen die Klemme 28 des Netzgerätes und die eine Elektrode 14 der Blitzlampe geschaltet ist Die Eingangsklemme 34 empfängt eine Zündspannung v, in Form einer negativen Spannungsspitze. Zur Veranschaulichung sei angegeben, daß die Spannung +V, etwa 1000 V betragen kann, während die Zündspannung v, und das Windungsverhältnis des Transformators so gewählt sind, daß an der Sekundärwicklung 36 eine Spannung von 3 bis 5 kV erzeugt wird.

Nahe dem inneren Abschnitt der einen Elektrode 14 steht mit einem Abschnitt der Außenfläche des Kolbens 12 der Blitzlampe eine Zündelektrode 40 in Form einer elektrisch leitenden Fläche in inniger Berührung. Diese Zündelektrode 40 erstreckt sich nur über einen Abschnitt der Elektrode 14 und endet in Längsrichtung des Kolbens 12 an einer Stelle, die sich in gleicher Höhe wie der Scheitelpunkt der gewölbten Fläche 18 der Elektrode befindet. Es ist wichtig, daß die Zündelektrode 40 nicht bis über den Bereich zwischen den Elektroden 14 und 16 vorgezogen ist. Dagegen ist ihre Ausdehnung in entgegengesetzter Richtung, also in Richtung auf das Ende des Kolbens 12, nicht kritisch.

Weiterhin erstreckt sich die Zündelektrode 40 vorzugsweise in Umfangsrichtung etwa zur Hälfte um den Kolben 12. Bei einem Gehäuse mit einem Außendurchmesser von 6 mm kann sich die Zündelektrode 40 beispielsweise eine Ausdehnung in Umfangsrichtung von etwa 10 mm und eine Ausdehnung in Längsrichtung des Kolbens \2 von etwa 6 mm aufweisen.

Die innige Berührung zwischen der Zündelektrode 40 und dem Kolben 12 kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Geeignete Methoden sind u. a. Aufdampfen im Vakuum, Lackieren, Löten, Galvanisieren und Magnetoformen. Bei einer Ausführungsfonn ist die Zündelektrode 40 auf die Außenfläche des Kolbens 12 aufgedampft. Sie besteht vorzugsweise aus drei Schichten, nämlich einer inneren Schicht, die für eine

gute Bindung zwischen dem Leiter und dem dielektrischen Werkstoff sorgt, einer mittleren Schicht, die aus einem primär gut leitenden Material besteht, und einer äußeren Schicht, welche das leitende Material gegen Oxydation schützt. Als spezifisches Beispiel kann die innere Schicht aus einer Nickel-Chrom-Legierung, die mittlere Schicht aus Aluminium und die äußere Schicht aus Nickel bestehen. Die Schichtdicken können in der genannten Reihenfolge beispielsweise 0,01 μηι, 2,0μπι und 0,1 μπι betragen.

Nachdem die Zündelektrode 40 auf den Kolben 12 aufgebracht ist, wird sie durch einen elektrisch leitenden Draht 42 mit der anderen Elektrode 16 am entgegengesetzten Ende der Blitzlampe 10 verbunden. Für eine gemäß dem vorstehend beschriebenen Beispiel im Vakuum aufgedampfte Zündelektrode 40 kann der Draht 42 aus einer vergoldeten Nickel-Chrom-Legierung bestehen und einen Durchmesser von etwa 0,12 mm aufweisen. Vorzugsweise ist der Draht 42 an der Zündelektrode 40 und der Elektrode 16 an in Umfangsrichtung einander entgegengesetzten Stellen des Kolbens 12 befestigt, so daß der Draht die Mantelfläche des Kolbens 12 mit einer halben Schraubenwindung umgibt. Wenn die Zündelektrode 40 durch Aufdampfen im Vakuum auf den Kolben 12 aufgebracht worden ist, kann der Draht 42 sowohl mit der Zündelektrode 40 als auch mit der Elektrode 16 durch Weichlöten verbunden sein.

Eine Ausführungsform einer Zündeinrichtung mit Nebenschluß-Zündung ist in F i g. 2 dargestellt. Komponenten der Ausführungsform nach F i g. 2, die gleichen Komponenten der Ausführungsform nach F i g. 1 entsprechen, sind mit Bezugsziffern versehen, die in der zweiten und dritten Stelle die gleichen Ziffern aufweisen wie die Bezugsziffern der Ausführungsform nach F i g. 1, denen jedoch als erste Ziffer eine 1 vorangestellt ist. Die Ausführungsform nach F i g. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 darin, daß die Klemme 128 des Netzgerätes unmittelbar mit der Elektrode 114 der Blitzlampe verbunden und die Sekundärwicklung 136 des Zündtransformators 130 zwischen die der Elektrode 114 der Blitzlampe benachbarte Zündelektrode 140 und Masse geschaltet ist. Weiterhin ist eine zweite Zündelektrode 140 an der Außenseite des Kolbens 112 über der anderen Elektrode 116 der Blitzlampe angeordnet und es verbindet der Draht 142 die beiden Zündelektroden 140. Eine scharfkantige Wulst, die der Wulst 22 der Ausführungsform nach F i g. 1 entspricht, braucht jedoch nur an der einen Elektrode 114 vorhanden zu sein.

Wie bereits oben angegeben, können die Zündelektroden 40 und 140 auf verschiedene Weise erzeugt werden. So besteht bei der Ausführungsform nach F i g. 3 die Zündelektrode aus einem Silberlack. Bauteile der Ausführungsform nach Fig.3, die Bauteilen der Ausführungsform nach F i g. 1 entsprechen, sind wiederum mit Bezugsziffern versehen, die in der zweiten und dritten Stelle mit den Bezugsziffern der F i g. 1 übereinstimmen, denen jedoch die Ziffer 2 vorangestellt ist. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist der Kolben 212 der Blitzlampe mit einem Vorsprung 213 versehen, der der Endfläche 218 der Elektrode 214 benachbart ist. Bei der Herstellung wird der Draht 242 zu einer Schleife 243 geformt, die den Kolben 212 auf derjenigen Seite des Vorsprunges 213 umgibt, die dem benachbarten Ende des Kolbens 212 zugewandt ist, und durch eine Weichlötstelle 245 befestigt. Dann wird die nicht dargestellte leitende Fläche durch Auftragen einer einzigen Schicht aus einem Silber-Epoxy lack auf einen Teil des Kolbens 212 hergestellt, der der Schleife 243 benachbart ist, und zwar in der Weise, daß die aufgetragene Schicht mit der Schleife 243 in elektrischem Kontakt steht. Die Ausführungsform nach F i g. 3 ist besonders für Laser-Blitzlampen verhältnismäßig geringer Leistung geeignet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Zündeinrichtung können die Zündelektroden 40 oder 140 aus einem Federelement 50 bestehen, wie es in Fig.4 dargestellt ist Das Federelement 50 kann aus einem flachen Band aus Federstahl hergestellt sein, das zu einer Schraubenwendel aufgewickelt ist, deren Innendurchmesser etwas kleiner ist als der Außendurchmesser des zugeordneten Kolbens der Blitzlampe. Beispielsweise kann das Stahlband eine Dicke von 0,25 bis 0,4 mm und eine Breite von 1 mm aufweisen. Das Federelement 50 ist galvanisch verkupfert und danach mit einer Blei-Indium- oder einer anderen niedrigschmelzenden Legierung beschichtet. Dann wird das Federelement 50 auf den Kolben der Blitzlampe aufgezogen und in die gewünschte Stellung gebracht, in der es sich über dem inneren Endabschnitt der Hochspannungs-Elektrode der Blitzlampe befindet Die montierte Anordnung wird dann auf eine Temperatur erwärmt, bei der das Federelement 50 auf die Außenfläche des Kolbens 12 aufschrumpft und dadurch in eine innige Berührung mit der Kolbenoberfläche tritt. Die Anwendung eines Federelementes, wie es in F i g. 4 dargestellt ist, ist besonders für Laser-Blitzlampen geeigr et, die mit einer relativ hohen Leistung betrieben werden.

Bei den beschriebenen Zündeinrichtungen wird eine innige Berührung zwischen wenigstens einer an der Außenseite des Kolbens der Blitzlampe angeordneten Zündelektrode und einem Abschnitt des Kolbens hergestellt, der sich über einem Abschnitt der an hoher Spsnnung liegenden Elektrode der Blitzlampe befindet. Die Oberfläche des Kolbens, die sich über dem Raum zwischen den Elektroden befindet, ist von leitendem Material frei, abgesehen von dem lose geführten leitenden Draht. Die kleine Fläche des innigen Kontaktes nahe der Hochspannungs-Elektrode ist ausreichend, um eine Entladung innerhalb der Blitzlampe auszulösen. Nach dem Auslösen ist der lose liegende Draht ausreichend, die Entladung über die ganze Länge der Blitzlampe bis zur anderen Elektrode zu leiten. Da die Zündelektrode nur an einer Stelle mit dem Kolben der Blitzlampe in inniger Berührung steht, die relativ kalt bleibt, wird eine hohe thermische Stabilität erzielt. Weiterhin kann ein kleiner und billiger Zündtransformator verwendet und an einer Stelle angeordnet werden, die sich außerhalb des Bereiches der Anregungskammer eines Lasers befindet. Weiterhin ist keine Vorbehandlung der Blitzlampe durch Feuern in Rückwärtsrichtung erforderlich. Demgemäß wird durch die Erfindung eine sehr zuverlässige, dauerhafte, einfache und billige Zündeinrichtung für Blitzlampen geschaffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Zündeinrichtung für eine mit Gleichstrom betriebene Blitzlampe, die einen langgestreckten, im wesentlichen rohrförmigen und hermetisch abgedichteten Kolben aus einem dielektrischen Werkstoff, der mit einem ionisierbaren Gas gefüllt ist, und zwei in dem Kolben nahe dessen Enden angeordnete, einander mit Abstand gleichachsig gegenüberstehende Elektroden umfaßt, deren einander zügewandte Enden abgerundet sind und mit einer an der Außenseite des Kolbens angeordneten Zündelektrode, die eine leitende Fläche umfaßt, die einen Abschnitt der Außenfläche des Kolbens bedeckt und sich über einen Teil der einen Elektrode erstreckt, ^|5 dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (40) in Längsrichtung des Kolbens (12) an einer Stelle endet, die dem inneren Ende (18) der einen Elektrode (14) gegenübersteht, daß die eine Elektrode (14) nahe ihrem inneren Ende (18) eine über ihre Mantelfläche nach außen scharfkantig überstehende, ringförmige Wulst (22) aufweist und daß an der Außenfläche des Kolbens (12) ein sich von der Zündelektrode (40) bis in die Nähe der anderen Elektrode (16) erstreckender Draht (42) angeordnet ist.

2. Zündeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (42) sich über den Kolben mit einer halben Schraubenwindung erstreckt

3. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (40) sich etwa über den halben Umfang des Kolbens erstreckt

4. Zündeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (40) auf die Oberfläche des Kolbens aufgedampft ist.

5. Zündeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (40) eine innere, aus einer Nickel-Chrom-Legierung bestehende Schicht, eine mittlere, aus Aluminium bestehende Schicht und eine äußere, aus Nickel bestehende Schicht umfaßt.

6. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (40) auf die Oberfläche des Kolbens (212) durch Lackieren aufgebracht ist.

7. Zündeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (40) aus einer Silber-Epoxyd-Schicht besteht.

8. Zündeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode (40) aus einem auf den Kolben aufgezogenen Federelement (50) besteht.

9. Zündeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (SO) aus einem schraubenförmig gewickelten Band besteht.

10. Zündeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Band aus Stahl besteht

11. Zündeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (42) mit der anderen Elektrode (16) elektrisch luitend verbunden ist.

12. Zündeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (142) mit einer zweiten Zündelektrode (140) verbunden ist, die einen weiteren, sich über einen Teil der anderen Elektrode (116) erstreckenden Abschnitt des Kolbens (112) bedeckt und in Längsrichtung des Kolbens an einer Stelle endet, die dem inneren Ende der anderen Elektrode (116) gegenübersteht