DE2855614A1

DE2855614A1 - Mehrfachblitzsystem mit einer bogenentladungslampe

Info

Publication number: DE2855614A1
Application number: DE19782855614
Authority: DE
Inventors: Robert J Cosco; Jeffrey D Ingalls
Original assignee: GTE Sylvania Inc
Current assignee: GTE Sylvania Inc
Priority date: 1977-12-29
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1979-07-05
Also published as: BE873120A; US4139805A; CA1092642A

Description

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verbunden ist. Triggerimpulse werden der Lampe so zugeführt, daß abwechselnd einer der beiden Bogenentladungspfade erregt wird, dabei wird bei jeder der beiden blitzartigen Bogenentladungen der Ladekondensator abwechselnd geladen und entladen

Die Erfindung betrifft ein Mehrfachblitzsystem nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Stand der Technik:

fish rf achblitzsysteme mit Bogenentladungslampen finden unterschiedlichste Anwendungen, wie z.B.: Reprographie Maschinen, :,-3ser Erregung, Warnblitzer an Flugzeugen, Türmen, Straßen-Absperrungen, Marine-Geräten und Flugplatzbefeuerungsanlagen.

Im allgemeinen besitzen Blitzlampen der hier gemeinten Art zwei heabstandete Elektroden in einem hermetisch verschlossenen Glaskolben, der mit einer Edelgasfüllung, typischerwei-3E Xenon, gefüllt ist, das einen Fülldruck unter einer Atmosphäre besitzt. Solche Blitzlampen sind mit einem oder mehreren Ladekondensatoren verbunden, die auf ein erhebliches Po- :.ential aufgeladen sind, die jedoch zur Ionisierung der Edel-.■iasfüllung nicht ausreicht. Bei Zuführung eines zusätzlichen impulses genügender Spannung wird das Xenon ionisiert und es entsteht eine Bogenentladung zwischen den zwei Elektroden, wobei sich der Ladekondensator durch die Blitzlampe entlädt, die dabei einen intensiven Lichtblitz abgibt. In vielen Fällen wird die Impulsspannung zwischen einer äußeren Zündelektrode, oft ein Drahtende, das den Glaskolben umgibt_s und den inneren

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Elektroden angelegt. Das nennt man Shunt-Zündung. Es gibt jedoch Anwendungen, bei denen sich wegen der Überschlagsgefahr zum nahen Reflektor diese Shunt-Zündung nicht anwenden laßt. Der Grund kann auch die Gefährdung von Betriebspersonal sein. Dann kann sogenannte Injektions-Zündung direkt über die beiden inneren Elektroden vorgenommen werden, wobei allerdings 30 bis 50% höhere Zündspannungen erforderlich sind. Außerdem muß der Zündtransformator sekundärseitig den vollen Lampenstrom übernehmen können.

Bei Anwendungen von zwei oder mehreren Blitzlampen schaltete man diese oft in Reihe an die Ladekapazität, wobei eine einzelne Injektions-Zündschaltung zur Zündung der Reihenschal tungskombination diente. Bisherige Blitzschaltungen sahen bisher unabhängig von der Blitzlampenanzahl vor, daß ein Ladekondensator über einen Widerstand aufgeladen wurde bis auf einen vorbestimmten Spannungspegel. Auf Befehl erfolgte die Zündung zur Ionisation und dadurch die Entladung des Kondensators durch die Bogenentladung in der Blitzlampe. Die dabei in der Blitzlampe oder den Blitzlampen umgesetzte Energie entspricht der halben Kapazität des Ladekondensators multipliziert mit dem Quadrat der Ladespannung. Dementsprechend wird nach dieser konventionellen Methode ein erheblicher Energiebetrag zur Aufladung über den Widerstand vergeudet. Außerdem verstrich Zeit,bis die gewünschte Ladespannung erreicht wurde. Anderenfalls mußte über entsprechende Schaltungsmittel ständig für eine vollständige Ladung gesorgt werden, die dann zum Blitzen der Blitzlampe abgerufen wurde.

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Aufgabe der Erfindung:

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein dahingehend verbessertes Mehrfachblitzsystem zu erstellen, bei dem der Wirkungsgrad und die Arbeitsweise des Systems und der dabei verwendeten Bogenentladungs-Blitzlamp'en optimal sind und bei dem Mängel und Nachteile der bekannten Ausführungen vermieden· werden.

Diese Aufgabe wird für den eingangs genannten Oberbegriff gemäß dem Kennzeichen des ersten Anspruchs gelöst.

Weitere Ausgestaltungen und Einzelheiten ergehen sich aus den übrigen Ansprüchen.

Vorteile de-r Erfindung:

Gemäß der Erfindung .ist die Verwendung von Blitzlampen mit drei Elektroden in einem lang gestreckten, röhrenförmigen Glaskolben vorgesehen und zwar in Zusammenwirken mit einer Steuerschaltung für die Zündfolge von zwei voneinander unabhängigen Bogenentladungen von begrenzter Dauer zwischen je zwei der drei Elektroden in dem einen Glaskolben. Zti diesem Zweck sieht die Schaltung vor, daß eine erste Elektrode der Blitzlampe mit dem positiven Anschluß einer Gleichstromquelle verbunden ist, die Ladungsspeichcrmittel, wie eine Kondensatorbatterie, enthält. Ein Ladekondensator ist an die zweite

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Elektrode der Blitzlampe und den negativen AnschluB gekoppelt. Die dritte Elektrode der Blitzlampe ist mit dem negativen AnschluB der Gleichstromquelle verbunden. Es sind Schaltmittel an die Blitzlampe gekoppelt, die die sukzessive Beaufschlagung mit Hochspannungs-Zündimpulsen ermöglichen, wobei einer dieser Zündimpulse eine Bogenentladung zwischen der ersten und zweiten Elektrode bei gleichzeitiger Aufladung des Ladekondensators bewirkt und der nächstfolgende Zündimpuls eine Bogenentladung zwischen der zweiten und dritten Elektrode bei gleichzeitiger Entladung des Ladekondensators bewirkt. Demgemäß werden Impulse, die die Aufladung und Entladung in abwechselnder Folge bewirken, der Blitzlampe zugeführt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind die erste und dritte Elektrode an entgegengesetzten Enden in einer lang gestreckten Glasröhre angeordnet und die dritte Elektrode ist etwa in der Mitte der Röhre in einer normal zur Längsachse angesetzten kurzen Röhre untergebracht. So ergeben sich bei entsprechender Triggerung Bogenentladungen unabhängig voneinander zwischen der ersten und zweiten und zwischen der zweiten und dritten Elektrode. In einer anderen Ausgestaltung der Blitzlampe sind die erste und dritte.Elektrode in einem lateralen kurzen Querteil der Röhre in entgegengesetzten Enden untergebracht, während die zweite Elektrode im Ende einer mittig daran anschließenden langen Röhre eingeschmolzen ist. In beiden Ausführungen arbeitet die erste Elektrode ausschließlich als Anode, die dritte Elektrode ausschließlich als Katode und die zweite Elektrode alternativ als kalte Katode oder Anode. Insofern weichen diese beiden Lösungen der Blitzlampe von der in der US-PS 4.004.189 beschriebenen grundsätzlich ab, weil dort beide Bogenentladungen in einer drei Elektroden-Blitzlamps gleichzeitig und nicht in abwechselnder Folge auFtreten. In diesem Punkt gibt

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es ein Paar Anoden-Elektroden eine Katoden-Elektrode für beide gemeinsam.

Hit einer Blitzlampe nach der Erfindung, wobei Blitze sowohl durch Laden wie auch durch Entladen in entsprechendem Zyklus in einer Betriebsschaltung vorgenommen werden, wird eine wesentliche Dptimalisierung der allgemeinen Wirtschaftlichkeit des Systems erreicht. Die entsprechenden Bogenentladungspfade besitzen Impedanzkennlinien, die leichter in einer Umhüllung einander anzupassen sind. Die Kosten dafür sind geringer als bei zwei getrennten Umhüllungen oder Glaskolben, da hier ingesamt vier Elektroden notwendig wären. Es ergibt sich ein weiterer Vorteil, daß in Anwendungsfällen, bei denen die Gleichmäßigkeit der Beleuchtung eine Rolle spielt, die erfindungsmäße Blitzlampe eine kleinere Dunkelzone für ein bestimmtes Gebiet der Beleuchtung aufweist. Es ist weiterhin vorteilhaft, daß die drei Elektroden in einem Glaskolben sind und so beide Bogenentladungen, weil der Gasdruck in der gesamten Umhüllung gleichzeitig steigt und fällt und so eine gleichmäßigere Lichtverteilung über die Gesamtlänge beider Bogenentladungen liefert.

Bei dieser Lösung lassen sich die Blitze so synchronisieren,

/keinj3 daß das menschliche Auge Unterschiede der Zeit zwischen den Blitzen feststellen, z.B. 4 ms zwischen den Blitzen. Diese Mehrfachblitzfähigkeit für eine vorbestimmte Zeitdauer ist insbesondere nützlich für reprographische Anwendungen.

Um es noch klarer herauszustellen, es wird die Effizienz wesentlich dadurch verbessert, daß der Leistungsverbrauch über einen Ladewiderstand entfällt und ebenso der dafür benötigte

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Zeitaufwand. Der Ladekondensator liefert gemäß der erfindungsgemäßen Schaltung etwa zweimal so viel Leistung an die- Blitzlampen, weil sowohl der Lada- wie auch der Entlades-trom ausgenutzt wiFcf. Entsprechend ist die für ein bestimmtes Meh-rfachsystem notwendige Kapazität nur etwa halb so groß verglichen mit der Widerstandsladeschaltung konventioneller Art. Demgemäß kann ein kleinerer Kondensator verwendet werden. Dadurch werden Koeten wie auch Volumen eingespart.

Außerdem ist ea vorteilhafte daß die Neigung der Bogenentladungen, langer als erwünscht fortzudauern,durch die Verwendung der Bogenentladungsstrecken als Schalter unterbunden wird. Jede Bogenentladung endet zu einer vorbestimmten Zeit, die erste Bogenentladung ist mit Erreichen der Ladespannung beendet und die zweite Bogenentladung bei Verbrauch der gespeicherten Energie.

Zeichnung r

Verschiedene Ausführungsbeispiele und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Figur 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Mehrfachblitzsystems, worbei die Blitzlampe drei Elektroden aufweist und zur Injektions-Zündung eingerichtet istj

Figur 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Mehrfachblitzsystems, wobei die Blitzlampe für Shunt-Zündung eingerichtet ist;

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Figur 3 eine Ausführung einer Drei-Elektroden-Blitzlampe, wie sie im System der Erfindung verwendet werden kann?

Figur 4 ein achsialer Schnitt durch eine Elektrode der Blitzlampe gemäß Figur 3j

Figur 5 eine andere Ausführung einen Blitzlampe, wie sie im System der Erfindung verwendet werden kannj

Figur 6 ein vereinfachtes Blockdiagramm, das eine Einrichtung zur Shunt-Zündung aufweist, die insbesondere mit der in Figur 5 gezeigten Blitzlampe nützlich ist.

Beschreibung:

Figur 1 zeigt eine Gleichstromquelle in Form einer Kondensatorbatterie 10 mit einem positiven Anschluß 12 und einem negativen Anschluß 14. Die Kondensatorbatterie wird gespeist von einem geregelten Gleichstrom-Versorgungsteil, das den Gleichrichter 16 enthält, der an einem Aufwärtstransformator 18 angeschlossen ist, dessen Primärseite von einer nicht dargestellten Wechselstromquelle über die Anschlüsse 20 und 22 gespeist wird. Diese kann ein normales Haushaltsnetz sein, Eine konventionelle Regelschaltung 24 liegt mit der Primärwicklung in Reihe.- Das Rückkopplungssignal für die Steuerung der Regelschaltung 24 gelangt über die Leitung 26 von dem veränderbaren Widerstand 2B. Dieser liegt in Reihe mit einem Widerstand 30 parallel zu der Kondensatorbatterie an den Anschlüssen 12 und 14.

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Nach der Erfindung ist eine Drei-Elektroden-Bogenentladungslampe 34 an dem Speicherkondensator 10 angeschlossen, und zaar ist die Anodenelektrode 31 an dem Anschluß 12 und die Katoden-Elektrode 33 an dem Anschluß 14 angeschlossen. Die Elektrode 32 der Lampe 34 arbeitet abwechselnd als. Katode und Anode, wie noch näher beschrieben wird, und ein Ladekondensator 36 liegt zwischen der Elektrode 32 und dem Gleichstromanschluß 14. Demgemäß sind die Elektroden 31 und 32 sowie der Kondensator 36 in Reihe an der Gleichstromquelle angeschlossen. Statt des dargestellten Kondensators 36 können die Speichermittel auch aus einer Parallelschaltung von drei oder mehr Kondensatoren bestehen. Typischerweise ist die Kapazität der Kondensatorbatterie 10 wenigstens 10 mal so groß wie die Kapazität des Kondensators 36. Die beiden Bogenentladungspfade der Lampe 34 werden durch die Elektrodenpaare 31, 32 und der Elektrodenpaare 33, 34 durch Injektions-Zündung über die respektiven Impulstransformatoren 36 und 40 ausgelöst. Die Sekundärwicklung 38b des Impulstransformators 38 ist in Reihe angeschlossen zwischen dem Anschluß 12 der Gleichstromquelle und der Elektrode 31 und die Sekundärwicklung 40b des Impulstransformators 40 liegt in Reihe zwischen den Anschluß 14 der Gleichstromquelle und der als Katode arbeitenden Elektrode 33.

Nach der Erfindung wird die Blitzlampe 34 so betrieben, daß die Bogenentladungspfade zwischen den Elektroden 31 und 32 sowie 32 und 33 in abwechselnder Folge aufblitzen, weil eine Folge von Zündimpulsen abwechselnd an die Primärwicklungen 38 bzw. 40a der Impulstransformatoren 38 und 40 angelegt werden. Zu diesem Zweck lassen sich eine Reihe von Hochspannungszündimpulsgeneratorschaltungen verwenden. Figur 1 zeigt

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eine bevorzugte Ausbildung einer digitalen elektronischen Schaltung zur Erzeugung und alternativen Anlage der Trigger-Impulse an die Transformatoren 38 und 40. Ein Taktoszillator 42 wie z.B. ein quarz-gesteuerter Oszillator, der seine Energie aus dem Wechselstromnetz zieht, liefert Impulse an den Eingang eines digitalen Zählers 44, der als Teilerschaltung arbeitet. Die parallelen Ausgänge dieser Teilerschaltung sind mit einem Paar logischer Torschaltungen 46 und 4B₇ wie sie als NAND-Tore eingezeichnet sind, verbunden und liefern den gewünschten Ausgang der als Zähler arbeitenden Teilerschaltung 44 in Form von zwei Impulsfolgen, die von dem beiden NAND-Toren in abwechselnder Folge auftreten. Diese beiden Impulsfolgen werden den entsprechenden Steueranschlüssen der beiden Zündschaltungen 50 und 52 zugeführt, die den Impulstransformatoren 3B resp. 40 zugeordnet sind. Jede der beiden Triggerschaltungen 50 und 52 kann einen gesteuerten Gleichrichter CSCR) enthalten, der als Hochspannungsschalter arbeitet und an einem Teil der Kondensatorbatterie bestehend aus den Gleichstrcmspeichermitteln 10 angekoppelt ist. Als Folge davon läßt der gesteuerte Gleichrichter jeweils einen Hochspannungszündimpuls durch als Reaktion auf einen Zündimpuls, der an seinen Steueranschluß aus dem zugeordneten NAND-Tor gelangt. Ein Ausgangsimpuls dep Zündschaltung 50 wirkt über den Koppelkondensator 54 auf die Primärwicklung 38a des Impulstransformators 38 und ein Ausgangsimpuls der Zündschaltung 52 wirkt über den Koppelkondensator 56 auf die Primärwicklung 40a des Impulstransformators 40.

Bezüglich der Funktionsweise der Schaltung nach Figur 1 nehme man an, es sei erwünscht jeden Bogenentladungspfad

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der Lampe 34 η mal pro Sekunde zu zünden. Das wird erreicht, indem am Ausgang jedes NAND-Tores Zeitgabeimpulse mit einer Häufigkeit von η Impulsen pro Sekunde abgegeben werden. Jeder der resultierenden Hochspannungszündimpulse abgegeben am Ausgang der Schaltung 50 und de Impulstransformator 38 zugeführt bewirkt die Ionisierung der Gasfüllung der Lampe 34, insbesondere in der Zone der Bogenentladung zwisehen den Elektroden 31 und 32. Wenn die Aufladung des Kondensators 36 ihren Minimalpegel erreicht hat, ist die Spannung zwischen der Elektrode 31 und der Elektrode 32 aus dem Speicherkondensator 10 über die Anschlüsse 12 und 14 ausreichend zur Aufrechterhaltung der Ionisation. Die Blitzlampe 34 wird dann stark leitend über den Bogenentladungspfad zwischen den Elektroden 31 und 32 und dabei ■den Kondensator 36 schnell aufladen. Die Richtung dieses Stromflusses ist durch einen Pfeil mit der Bezeichnung i^ eingezeichnet. Bei dieser Betriebsart arbeitet die Elektrode 32 als Katode. Sobald der Kondensator 36 voll aufgeladen ist, sinkt die Spannung an den Lampenelektroden 31 und 32 unter den für die Aufrechterhaltung der Ionisation notwendigen Wert und die Blitzlampe 34 ist zuverlässig gelöscht.

Die am Ausgang der Schaltung 52 erzeugten Hochspannungszündimpulse, die dem Impulstransformator 40 zugeführt werden, verursachen die Ionisation der Gasfüllung der Blitzlampe 34 insbesondere in der Zone der Bogenentladung zwischen den Elektroden 32 und 33. Sobald der Kondensator 36 auf den Pegel seiner vollen Ladung gelangt ist, genügt die Spannung zwischen der Elektrode 32 und der als Katode arbeitenden Elektrode 33 zur Ionisation. Die Elektrode 33 ist mit dem negativen Anschluß 14 verbunden. Die Blitzlampe 34 wird dann kräftig leitend über den Bogenentladungspfad zwischen den Elektroden 32 und 33 und dabei den Kondensator 36 schnell

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entladen, wobei die Stromflußrichtung in der Zeichnung mit einem Pfeil eingetragen ist, der mit i₂ bezeichnet ist. In dieser Betriebsart arbeitet die Elektrode 32 als Anode. Wenn der Kondensator 36 bis auf seinen Minimalpegel entladen ist, sinkt die Spannung an den Elektroden 32 und 33 unter den für eine Ionisation notwendigen Wert und die Blitzlampe 34 wird zuverlässig-gelöscht.

Hieraus wird eindeutig klar, daß die Bogenentladungspfade zwischen den Elektroden 31, 32 und 32, 33 in abwechselnder Folge gezündet werden müssen, wohei der Kondensator 36 einmal geladen und das anderemal entladen wird. Hieraus folgt, daß die Blitzfolge der Blitzlampe 34 zwei η Impulse pro Sekunde sein muß, wenn jeder Bogenentladungspfad gezündet wird mit einer Rate von η Impulsen pro Sekunde.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der digitale Zähler 44 so ausgebildet, daß er wiederholt bis χ zählt und dabei den Takt-Ausgang durch χ teilt. Entsprechend sollte die Taktrate oder -frequenz auf χ mal η Impulse pro Sekunde eingestellt werden, um so einen Teilerausgang des Zählers 44 von η Impulsen pro Sekunde zu bewirken. Um nun die notwendige abwechselnde Zündung der Blitzlampe zu erzielen, ist das NAND-Tor 46 an die beiden Ausgänge des digitalen Zählers 44 so angeschlossen, daß jedesmal bei der Zählerstellung x/2 ein Ausgangsimpuls abgegeben wird. Andererseits ist das NAND-Tor 48 so angeschlossen, daß es einen Ausgangsimpuls jedesmal bei der Zählerstellung von χ abgibt. Der Ausgang jedes Tores liefert als Folge davon eine Zeitbildungsrate von η Impulsen pro Sekunde, jedoch treten diese Impulse vom Tor 46 abwechselnd in der Folge mit denen vom Tor 48 auf.

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In einer praktischen Ausführung der Erfindung für ein 120 V 60 Hz Netz war χ zehn und die Taktfrequenz nx war variabel, so daß η einen Maximalwert von einhundertzwanzig Impulsen pro Sekunde hatte. Folglich lieferte Tor 46 einen maximalen Ausgang von einhundertzwanzig Impulsen pro Sekunde mit jedem Impuls_;der einem Zählerausgang von fünf entsprach, und Tor 48 lieferte einen maximalen Ausgang von einhundertundzwanzig Impulsen pro Sekunde mit jedem korrespondierendem Zählerausgang von zehn. Folglich war die maximale Blitzfrequenz für die Kombination von zwei Lampen zweihundertundvierzig Impulsen pro Sekunde. Der Kondensator 36 hatte einen Wert von zehn Mikrofarat und die Speicherkondensatorhatterie 10 hatte einen Wert von etwa vierhundertfünfundzwanzig Mikrofarat (eine Batterie von vier siebzehnhundert Mikrofarat Kondensatoren in Reihe). Die Gleichstromeingangsspannung zur Speicherbatterie war zwölfhundert Volt maximal vom Gleichrichter 16.

Figur 2 zeigt eine alternative Schaltungsanordnung, wobei die Lampen shunt-gezündet sind. Schaltungselemente, die ähnlich oder entsprechend denen in Figur 1 sind, sind in der Zeichnung mit gleichen Bezugszahlen versehen. In diesem Fall ist der Ausgang der Zündschaltung 50 über den Kopplungskondensator 54 an die Primärwicklung 58a des Impulstransformators 58 angeschaltet.Die Sekundärwicklung 5Sb liegt zwischen der Elektrode 32 der Blitzlampe 34 und der äußeren Elektrode 60, die in der Nähe des Abschnitts des Blitzlampenkolbens angeordnet■ist, durch den die Bogenentladung zwischen den Elektroden 31 und 32 stattfindet. Auf diese Weise werden die Hochspannungszündimpulse kapazitiv an die Lampe gekoppelt. Zum Beispiel kann die äußere Elektrode 60 aus einer um den Glaskolben gewickelten Drahtlänge bestehen. In entsprechender Weise ist der Zündkreis 52 über den Kupplungskondensator 56

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an die Primärwicklung 62a angeschlossen und die Sekundärwicklung 625 liegt zwischen der Katodenelektrode 33 der Blitzlampe 34 und der äußeren Elektrode 64, die außen auf dem Glasen

kolben dem Abschnitt angebracht ist, in welchem die Bogenentladung zwischen den Elektroden 31, 32 stattfindet.

Wie schon erwähnt, ist es ein Vorteil der Shunt-Zündungsanordnung, daß ein kleinerer Impulstransformator 58, 62 notwendig ist, da die Sekundärseite den Lampenstrom nicht übernehmen muß, wie es der Fall ist bei der Injektions-Zündung für den Impulstransformator 38 bzw. 4Q nach Figur 1 . Andererseits neigt Shunt-Zündung zu höheren Spitzenströmen und kürzerer Blitzdauer. Deshalb ist es allgemein ratsam, strombegrenzende Mittel in Reihe mit der Lampe zu schalten. Entsprechend wurde wie Figur 2 zeigt, eine strombegrenzende Induktivität 66 in Reihe mit dem Anschluß 12 und der Elektrode 31 der Blitzlampe 34 verbunden, während eine strombegrenzende Induktivität 68 in Reihe zwischen dem Anschluß 14 und der Katodenelektrode 33 angeschlossen ist. Die Funktion der Schaltung nach Figur 2 entspricht weitgehend der beschriebenen zur Figur 1.

Figur 3 zeigt eine Ausführung einer Drei-Elektroden-Blitzlampe, die zur Verwendung mit der Schaltung nach Figur 1 oder 2 geeignet ist. Sie besteht aus einer hermetisch geschlossenen, lichtdurchlässigen Umhüllung 2, die aus einem langgestreckten _f röhrenförmigen Hartglas hergestellt ist und die dargestellte Form besitzt. An dem langgestreckten röhrenförmigen Teil 2 ist etwa in der Mitte normal zur Achse des langgestreckten Teils eine Kammer 4 angesetzt. In dieser ist die Elektrode 32 angeordnet, während die Elektroden 31 und 33 an den entgegengesetzten Enden der langgestreckten Röhre 2 eingebaut sind. Jede Elektrode ist an

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einem Zuleitungsdraht 5 befestigt, der in das Glas eingeschmolzen ist. Der Glaskolben 2 ist mit einer Edelgasfüllung z.B. mit Xenon gefüllt und hat einen Fülldruck unter einer Atmosphäre, z.B. 100 Torr und besitzt einen Absaugstutzen

Die Elektrode 31 arbeitet als Anode und kann aus gerollter Tantalfolie hergestellt sein, während die Elektrode 33, die als Katode arbeitet, zusammengesetzt ist aus gepreßtem und gesintertem puderförmigen Tantal-und Bariumaluminat, auf dem eine Wolframspule aufgewickelt ist. Diese Ausführung kann der US-PS 3.849.490 entnommen werden.

Die Elektrode 32 arbeitet abwechselnd als kalte Katode und als Anode, d.h. sie ist eine Katode während des Ladezyklus (i., ) über den Bogenentladungspfad zwischen den Elektroden 31 und 32 und eine Anode während des Entladezylus, (i, ) über den Bogenentladungspfad zwischen den Elektroden 32 und 33. Die Anwendungen als kalte Katode und abwechselnd als Anode in der angegebenen 'Weise verursacht leicht, daß emissionsfähiges Material verdampft. Eine besonders günstige Elektrodenkonstruktion für die Doppelfunktion der Elektrode 32 wurde entwickelt. Kurz gesagt, verwendet diese ein gesintertes Tantalkügelchen, das umwickelt ist mit einem Wolframdraht, der die "Katode" vor dem Verlust von Material durch Emission schützt, während bei der anderen Funktion als "Anode" diese ermöglicht wird. Dieser Aufbau der Elektrode kann in Figur 4 gesehen werden. Eine brauchbare Zusammensetzung des Materials für das Kügelchen enthält 89,5 % Tantal, das eine Getter-Material-Matrix für 10 % des elektronen-emittierenden Barium-Aluminat und 0,5 % Nickel bildet, wozu die entsprechende Menge von 2 % Wachs-Bindemittel hinzugefügt wurde. Das rechte gewölbte Ende 13 des Kügelchens

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weist die elektronen-emittierende Oberfläche auf. Auf das Kügelchen ist eine Überwicklung 15 mit Wolfram oder anderem Refraktor-Metalldraht aufgewickelt und zwar so, daß der wesentliche Teil des Kügelchens 11 über die emittierende Oberfläche 13 hinaus überragt wird. Obwohl die Blitzlampe mit einer kalten Feldemission arbeitet, ist etwas Diffusionserhitzung notwendig, um das Emissionsmaterial an der Oberfläche 11 fertigzustellen, wobei die Erwärmung reduziert wird durch die Wirkung der Überwicklung 15. Die Überwicklung 15 ist vorzugsweise mit aneinander liegenden Windungen ausgeführt, aber die Fusionserwärmung 'kann durch. Windungsabstände gesteuert werden. Das Kügelchen wird allein von dem Zuleitungsdraht 5 gestützt, sodaß die Überwicklung 15 eine weitere Menge an Refraktor-Material stützen kann, das mit Abstand von dem Kügelchen oder wenigstens nicht in unmittelbarer Nähe davon in dem zylindrischen Hohlraum der Überwicklung gestützt von dieser untergebracht ist.

Die Überwicklung 15 mit den eingesetzten konzentrischen Spulen 17 und 19 wird durch Punktschweißen miteinander verbunden. Die konzentrischen Spulen 17 und 19 sind vorzugsweise von einem solchen Durchmesser des benutzten Drahtes und einer solchen Wicklungssteigung, wie die Überwicklung 15. Diese inneren Spulen 17 und 19 schirmen die Emissionsfläche 13 des Kügelchens 11 ab gegenüber dem ankommenden Ionenstrom.

Während des Betriebs der Blitzlampe ist also die Elektrode 32 jeweils abwechselnd Gegenelektrode zur Elektrode 31 bzw. zur Elektrode 32. Innerhalb des Lampenkolbens entstehen also während des Betriebs abwechselnd Bogenentladungen in den

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entsprechenden Abschnitten. Es ist notwendig, daß die beiden Entladungspfade eine im wesentlichen gleiche Impedanz aufweisen., um eine ausgeglichene Lichtabgabe und Blitzdauer in den beiden Abschnitten zu erzielen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Glasrohre einen gleichmäßigen inneren Durchmesser hat und die beiden Entladungspfade so dimensioniert sind, daß sie gleiche Länge aufweisen. Die Kammer 4 muß also etwa in der Mitte zwischen diesen Elektroden angeordnet sein. In einer praktischen Ausführung hatten die beiden Bogenentladungspfade jeweils eine Länge von etwa 30,5 cm.

Figur 5 zeigt eine andere Ausgestaltung der Drei-Elektroden-Blitzlampe, wie sie für das erfindungsgemäße System nach der Erfindung angewendet werden kann. Die Lampe besteht aus. einem hermetisch verschlossenen lichtdurchlässigen Glaskolben 7, der aus einem langen Stück röhrenförmigen Hartglases hergestellt worden ist. In diesem Fall allerdings besitzt die Umhüllung zwei laterale Glaskammern B und 9, die sich am einen Ende der langgestreckten Röhre gegenüberstehen. Es entsteht dadurch eine T-förmige Ausbildung der Umhüllung. Die Elektroden 31 und 33 sind respektive angeordnet in den Kammern 8 und 9 und die gemeinsame Elektrode 32 befindet sich am anderen Ende der Umhüllung. Folglich sind die Bogenentladungspfade zwischen den Elektroden 31 und 32 sowie zwischen den Elektroden 32 und 33 definiert durch den gleichen Abschnitt der Umhüllung 7. Dieser gemeinsame Bogenentladungspfad hat eine Länge von 30,5 cm bei einer praktischen Ausführung. Die Shunt-Zündschaltung mußte entsprechend modifiziert werden für diese Lampe, wie Figur 6 zeigt. Als äussere Zündelektrode dient ein einzelnes,leitfähiges Element 65, das aus einem um die Glasumhüllung 7 gewickelten Draht bestehen kann. Demgemäß ist auch nur eine einzige Zündimpulsquelle erforderlich, weil beide Bogenentladungen zwischen

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den Elektroden 31, 32 und 32, 33 in dem gleichen Abschnitt der Umhüllung 7 stattfindet. Die Taktquelle 43 mit zwei π
Impulsen pro Sekunde kann direkt an die Zündschaltung 50 angeschlossen sein zur Auslösung der Hochspannungszündimpulse mit einer Rate von 2n Impulsen pro Sekunde, die über einen Diodenimpulstransformator 58 zugeführt werden. Die Primärwicklung 58a des Transformators 58 ist verbunden mit der
Zündschaltung 50 und die Sekundärwicklung 58b ist zwischen der gemeinsamen Elektrode 32 und der äußeren Zündelektrode 65 angeschlossen.

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Leerseite

Claims

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GTE-PA 167

Patentansprüche;

J/. Ein Mehrfachblitzsystem daa eine Bogenentladungsblitzlampe enthält,die mit einem Edelgas mit einem Fülldruck von weniger als einer Atmosphäre gefüllt ist, wobei die Blitzlampe einen langgestreckten röhrenförmigen lichtdurchlässigen Glaskolben besitzt, gekennzeichnet durch die nachfolgende Kombination von Merkmalen:

A. Die Bogenentladungsblitzlampe (34) besitzt eine erste (31), eine zweite (32) und eine dritte (3 3) Elektrode in einem einzigen Glaskolben;

B. Eine Stromversorgungsquelle, die Gleichstromspeichermittel (10) enthält, deren erste (12) und zweite (14) Anschlüsse entgegengesetzte; Polarität mit der ersten

(31) und der dritten (33)Elektrode verbunden sindj

C. Ein Ladekondensator (36) ist mit der zweiten Elektrode

(32) und dem zweiten Anschluß (14) verbunden, wobei die erste und zweite Elektrode (31, 32) und der Ladekondensator(36) in Reihe an der genannten Spannungsversorgungsquelle (_1 q) liegen;

D. Schaltungsmittel sind mit der Blitzlampe (34) gekoppelt, die die aufeinander folgende Zuführung von Hochspannungszündimpulsen gewährleistet, wobei jeweils ein Zündim-

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puls eine Bogenentladung zwischen der ersten und zweiten Elektrode (31, 323 bei gleichzeitiger Aufladung des Ladekondensators (36) durch die Lamps C34) bewirkt und der nächst folgende Zündimpuls eine Bogenentladung zwischen der zweiten und dritten Elektrode [32, 33) zur Entladung des Kondensators (36) durch die Lampe auslöst, indem die Aufladung und die Entladung bewirkende Zündimpulse in abwechselnder Folge an die Lampe (34) angelegt werden.

2c Ein System nach Anspruch 1 ., dadurch gekennzeichnet, daß dieses Mittel ein Injektionszündmittel ist, welches einen ersten und einen zweiten ^TTipulstransformator (38, 40) einschließt, die Primär-und Sekundärwindungen (38a, 4üa und 38b, 40b) besitzen, daß die Sekundärwicklung(38b) des ersten Impulstransformators (38) in Reihe geschaltet ist zwischen den ersten Anschlüssen (12) und die erste Elektrode (31) der Lampe (34) und die zweite Sekundärwicklung (4Gb) des Impulstransformators (40) in Reihe geschaltet ist mit der dritten Elektrode (33) und dem zweiten Anschluß (14) und daS Mittel zur Erzeugung und alternativen Ankopplung einer Folge von Spannungsimpulsen an die Primärwindungen (38a, 40a) der beiden Impulstransformatoren (3B, 4G) vorgesehen sind.

3. Ein System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Speicherkondensators (10) der Spannungs-

versorgungsquelle wenigstens 10mal größer ist als die Kapazität des Ladekondensators (36).

4. Ein System nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die erste und dritte Elektrode (31, 33) an entgegenge-

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setzten Enden des FÖhrenförmigen Glaskolbens der Blitzlampe (34) angeordnet aind und daß die zweite Elektrode (32) innerhalb des Glaskolbens zwischen der ersten und der dritten Elektrode (31, 33) angeordnet ist und so zwei separate Bogenentladungspfade durch entsprechende Abschnitte des Glaskolbens liefert und zwar zwischen der ersten und zweiten Elektrode (31, 32) und der zweiten und dritten Elektrode (32, 33) .

5. Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zuletzt genannte Mittel ein Shunt-Zündungs—Mittel ist, das leitfähige Mittel auf dem Glaskolhen der Blitzlampe (34) enthält und Zündimpulserzeugungsmittel mit diesen leitfähigen Mitteln verbunden sind und daß das System

/(66) ^y weiterhin erste Strombegrenzungsmittel in Reihe zwischen dem ersten Anschluß (12) und der ersten Elektrode (31)

/ f R R1 sowie zweite Strombegrenzungsmittel in Reihe zwischen der dritten Elektrode (33) und dem zweiten Anschluß (14) enthält.

6. Ein System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und dritte Elektrode (31, 33) an entgegengesetzten Enden des röhrenförmigen Glaskolbens angeordnet sind, daß eine zweite Elektrode (32) in dem Glaskolben zwischen der ersten und der dritten Elektrode (31, 33) angeordnet ist und so zwei getrennte Bogenentladungspfade in entsprechenden Teilen des Glaskolbens bildet

/(50,52) und daß Zündimpulserzeugungsmittel alternativ eine Folge

. /CBOl /iB4)„.„ . von Spannungsimpulsen an das erste und zweite leitfahige Element angrenzend an entsprechende Teile des Glaskolbens liefert.

7. Ein System nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die erste und dritte Elektrode (31, 33) am einen Ende

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des langen GlaskolExens angeordnet sind und die zweite Elektrode C325 am entgegengesetzten Ende des Glaskolbens angeordnet ist.

8. Ein System nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode (31) als Anode arbeitet, daß die dritte Elektrode [33) als Katode -arbeitet und daß die zweite Elektrode (32) abwechselnd als kalte Katode und Anode arbeitet, wobei die zweite Elektrode (32) aufgebaut ist aus einem Zuführungsdraht (5), der in die Glasumhüllung hineinragt und einem Körper am Ende dea Zuführungsdrahtes (5), der eine gesinterte Miachung von Elektronen abstrahlendem Material aufweist, sowie eine Menge Refraktor-Metall-Material darauf als Abschirmung einer wesentlichen emissionsfähigen Zone des Körpers und Mittel_fdie von diesem Körper weg ragen zu der Menge Refraktor-Material, um so die Masse in einer bestimmten Abstandbeziehung zu dem Körper zu halten, um so den abgeschirmten Bereich, für Elektronen-Emission frei zu legen.

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