DE3005160A1

DE3005160A1 - Ansteuerschaltung fuer eine blitzlampe

Info

Publication number: DE3005160A1
Application number: DE19803005160
Authority: DE
Inventors: Fausto Caprari
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1979-02-12
Filing date: 1980-02-12
Publication date: 1980-08-21
Also published as: US4243917A

Description

RCA 73,636

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Ansteuerschaltung für eine Blitzlampe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ansteuerschaltung für eine Blitzlampe, wobei Energie in einer Kapazität gespeichert und bei Zuführung eines Ionisationsimpulses zur Lampe übertragen wird.

Obgleich derartige Treiber- oder Ansteuerschaltungen für Blitzlampen bekannt sind, muß in solchen Schaltungen durch den Kondensator hohe Energie geliefert werden, wenn von der Lampe Ultraviolettstrahlung hoher Energie erzeugt werden soll. Bekannte Treiberschaltungen dieser Art bewirken dies, indem zunächst die Kapazität auf einen hohen Spannungswert aufgeladen wird und dann einige Zeit später ein Ionisationsimpuls auf die Lampe gegeben wird, welche dann die gespeicherte Energie aus der Kapazität entnimmt. Die bei solchen Hochintensitäts-Ultraviolettanwendungen zu benutzenden Hochspannungskondensatoren sind teuer und haben wegen der Länge der Energiespeicherzeit bei bekannten Blitzlampentreiberschaltungen eine kurze Lebenserwartung. Daher erfordern solche Schaltungen ständige Wartung und ihre Instandhaltungskosten sind sehr hoch.

Die erfindungsgemäße Blitzlampentreiber- oder Ansteuerschaltung erhöht die Lebenserwartung der Hochspannungskondensatoren be-

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züglich ihrer Energiespeicherkapazität, indem sie auf einen Energieschwellwert auf ein Triggersignal hin aufgeladen werden und der Ionisationsimpuls der Lampe zur Entladung der Kapazität durch die Lampe zugeführt wird, wenn der gespeicherte Energiewert eine gewünschte Schwelle erreicht. Durch diese Schaltung wird der Zeitraum, über den die Hochspannungskondensatoren Energie speichern müssen, beträchtlich abgekürzt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform aktiviert das Triggersignal gleichzeitig eine Stromversorgungseinrichtung zur selektiven Aufladung der Kapazität zur Energiespeicherung und eine Verzögerungseinrichtung zur Zuführung des Ionisationsimpulses zur Lampe. Nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit wird der Ionisationsimpuls zugeführt, wenn der Schwellwert der in der Kapazität gespeicherten Energie erreicht ist. Ferner ist bei dieser Ausführungsform eine Rückstelleinrichtung zur Deaktivierung der Stromversorgungseinrichtung und der Verzögerungseinrichtung nach jedem Triggersignal vorgesehen.

Die beiliegende Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur ein Blockschaltbild der Erfindung, wobei die bevorzugten Ausführungsformen in einem ausführlicheren Schaltungsdiagramm dargestellt sind.

Die Figur zeigt eine Blitzlampentreiberschaltung 10, bei welcher Energie in einer Kapazität 12 gespeichert und zu einer Xenon-Lampe 14 überführt wird, wenn ein Ionisationsimpuls zugeführt wird. Die Blitzlampentreiberschaltung 10 enthält auch eine Steuerschaltung 16 zur Aufladung des Kondensators 12 auf einen Energieschwellwert auf ein Triggersignal hin und zur Zuführung eines Ionisationsimpulses zur Lampe 14 zur Entladung des Kondensators 12 durch die Lampe, wenn der Energieschwellwert erreicht ist. Der Kondensator 12 kann aus einer Anzahl einzelner Kondensatoren bestehen, die elektrisch so zusammengeschaltet sind, wie es für den gewünschten Energieschwellwert geeignet ist, also etwa in einer Spannungsvervielfacherschaltung. Der Blitz tritt auf, wenn die in der Kapazität 12 gespeicherte Energie über die Blitzlampe 14 entladen wird, und die Kapazität 12 bleibt

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danach entladen, bis ein weiteres Triggersignal zugeführt wird. Damit wird Energie in der Kapazität nur während jedes Blitzzyklus für die Zeit zwischen der Zuführung des Triggersignals und der Erreichung des Energieschwellwertes gespeichert. Daher ist also die Energiespeicherzeit in der Kapazität 12 der Blitzlampentreiberschaltung 10 ganz erheblich verringert.

Obwohl viele Ausführungsformen von Steuerschaltungen 16 möglich sind, zeigt die beiliegende Figur das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform, bei welcher das Triggersignal gleichzeitig eine Stromversorgungsschaltung 18 zur wahlweisen Aufladung der Kapazität 12 zur Energiespeicherung in dieser und eine Verzögerungsschaltung 20 für die Zuführung eines Ionisationsimpulses zur Lampe 14 zu einer vorbestimmten Zeit nach dem Triggersignal aktiviert. Diese Ausführungsform enthält auch eine Rückstellschaltung 22 zur Deaktivierung sowohl der Stromversorgung sschaltung 18 als auch der Verzögerungsschaltung 20 nach Zuführung jedes Triggersignals. Weil die Stromversorgungsschaltung 18 und die Verzögerungsschaltung 20 gleichzeitig aktiviert werden, wird in der Kapazität 12 Ladung während der Verzögerungszeit gespeichert, die vor Zuführung des lonisationsimpulses abläuft. Damit ist der Schwellwert der Energie, welche der Lampe 14 von der Kapazität 12 zugeführt wird, direkt proportional dieser Verzögerungszeit. Weiterhin werden die Stromversorgungsschaltung 18 und die Verzögerungsschaltung 20 nach Zuführung des Trigger&ignals deaktiviert, so daß die Lampe 14 kontinuierlich mit einer Frequenz blitzen könnte, deren Periode im wesentlichen gleich der Verzögerungszeit ist.

Obgleich die Erfindung viele Äusführungsformen hinsichtlich der Stromversorgungsschaltung 18, der Verzögerungsschaltung 20 und der Rücksetzschaltung 22 ermöglicht, sind in der einzigen beiliegenden Figur nur bestimmte Äusführungsformen schaltbildlich dargestellt. In der Stromversorgungsschaltung 18 ist eine Wechselspannung squel Ie 24 über einen Schalter 26 zur selektiven Steuerung des Stromflusses auf das Triggersignal hin und Zuführung zum Gleichrichter 28 zur Umwandlung von Wechselstrom in

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Gleichstrom angeschlossen, über die Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters 28 ist die Kapazität 12 angeschlossen. Innerhalb der Verzögerungsschaltung 20 ist die Sekundärwicklung eines Transformators 32 so geschaltet, daß die gespeicherte Energie von der Kapazität 12 über die Lampe 14 zu einer Bezugsspannungsleitung, wie Masse, geführt wird, während die Primärwicklung des Transformators einseitig an Masse und anderseitig über einen Kondensator C. an einer Spannungsleitung V liegt. Zwischen diese Leitung V und Masse ist auch die Hauptstromstrecke eines gesteuerten Siliziumgleichrichters oder Thyristors 34 geschaltet, dessen Steuerelektrode über einen Relaxationsoszillator 36 das Triggersignal zugeführt wird. In der Rücksetzschaltung 22 ist eine Gleichspannungsquelle 38 mit der Leitung V über einen Serienregler mit einem Kondensator 42 verbunden, der zwischen der Leitung V und einem Bezugsspannungseingang des Serienreglers 40 liegt. Zwischen die Leitung V und Masse ist ferner ein Widerstand R. in Reihe mit der Hauptstromstrecke eines SCR 42 geschaltet, dessen Gateelektrode das Triggersignal zugeführt wird. Die Eingänge sowohl des Schalters 26 in der Stromversorgungsschaltung 20 wie auch des Relaxationsoszillators 36 in der Verzögerungsschaltung 20 sind an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R- und dem SCR 42 geschaltet, um auf das Triggersignal anzusprechen.

Die Stromversorgungsschaltung 18 wird aktiviert, wenn der Schalter 26 infolge des Triggersignals leitend wird und ein Wechselstrom von der Quelle 24 zum Gleichrichter 28 gelangt, worauf Ladung zur Kapazität 12 übertragen wird und in dieser Energie gespeichert wird. Die Verzögerungsschaltung 20 wird aktiviert, wenn der Relaxationsoszillator 36 durch das Triggersignal in Betrieb gesetzt wird, so daß der SCR 34 während seines ersten Betriebs^zyklus leitend wird. Der Kondensator C₁ entlädt sich dann über den SCR 34 und läßt Strom in der Primärwicklung des Transformators 32 fließen, aufgrund dessen ein Ionisationsimpuls für die Lampe 14 in der Sekundärwicklung des Transformators induziert wird. Die Stromversorgungsschaltung 18 und die Verzögerungsschaltung 20 werden gleichzeitig durch die am Widerstand R.. auftretende Spannungsänderung aktiviert, wenn das dem SCR 4

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in der Rücksetzschaltung 22 zugeführte Signal diesen leitend macht. Die Spannung der Leitung V wird in der Rücksetzschaltung 22 von der Spannungsquelle 38 über den Serienregler 40 geliefert,- und der Kondensator C₂ in der Rücksetzschaltung 22 wird gleichzeitig mit dem Kondensator C₁ entladen, wenn der SCR 34 in der Verzögerungsschaltung 20 leiten wird, und er entlädt sich auf die Spannung der Leitung V. Der Serienregler 40 hört auf Strom zu leiten, wenn der Entladeimpuls des Kondensators C₂ seinem Bezugsspannungseingang zugeführt wird und dann der Haltestrom nicht langer durch die Thyristoren 34 und 42 aufrechterhalten wird, die dann sperren. Obgleich die Stromleitung durch den Serienregler 40 unmittelbar danach wieder beginnt, so daß die Spannung auf der Leitung V wieder aufgebaut wird und die Kondensatoren C₁ und C₂ sich wieder aufladen, bleiben die Thyristoren 34 und 42 gesperrt. Daher werden die Stromversorgungsschaltung 18 und die Verzögerungsschaltung 2O zurückgesetzt und bleiben unaktiviert, bis das nächste Triggersignal zugeführt wird und den Relaxationsoszillator 36 betätigt, um den Schalter 36 leitend zu machen. Während dieses Rücksetzintervalls bleibt die Kapazität 12 entladen, so daß die Hochspannungsbelastungsdauer für die in ihr enthaltenen Kondensatoren verringert wird.

Es versteht sich für den Fachmann, daß die spezielle Schaltungsweise der Stromversorgungsschaltung 18 oder der Verzögerungsschaltung 20 oder der Rücksetzschaltung 22 in vielfacher Weise variiert werden kann. In der Stromversorgungsschaltung 18 kann beispielsweise ein Transformator 44 zur Bestimmung der Eingangsspannung für den Gleichrichter 28 verwendet werden, und bei einer praktischen Ausführungsform sind weiterhin Regel-, Amplitudeneinsteil- und Justierstufen vorgesehen. Der Schalter 26 kann ein Festkörperschalter sein und in einer integrierten Schaltung zusammen mit einer Digitalschaltung zur Erzeugung des Triggersignals enthalten sein. Auch kann der Gleichrichter 28 üblicher Art sein, also etwa eine Diodenbrücke, wie es in der Figur gezeigt ist. Weiterhin könnte man eine (hier nicht darge-

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stellte) Gleichspannungsquelle mit bestimmter Ausgangskennlinie zur Aufladung der Kapazität 12 über den Schalter 26 verwenden, wobei dann sowohl die Wechselspannungsquelle 24 als auch der Gleichrichter 28 in der beiliegenden Figur entfallen könnten. In der Verzögerungsschaltung 20 wäre der Relaxationsoszillator 36 von üblicher Art, wie dies die Figur zeigt, mit einem Unijunction-Transistor Q^, dessen Emitter an den Verbindungspunkt eines Widerstandes R₂ mit einem Kondensator C, angeschlossen ist, die in Reihe über dem Widerstand R₁ in der Rücksetzschaltung 22 liegen. Die beiden Basen des Transistors Q₁ liegen über die Widerstände R₃ und R₄ in Reihe mit R₁, während das Ausgangssignal des Oszillators der Steuerelektrode des SCR 34 vom Verbindungspunkt des Transistors Q₁ mit dem Widerstand R-, zugeführt wird.

Weiterhin ist der Transformator 3 2 hochtransformierend dargestellt, jedoch besteht hierzu keine Notwendigkeit, wenn die Spannung auf der Leitung V bereits genügend groß ist. In der Rück— setzschaltung 22 wäre der Serienregler 4O von üblicher Art, wie die Figur zeigt, wobei Bipolartransistoren Q₂, Q₃ und Q. vom gleichen Leitungstyp eine Regelschaltung bilden, wie dies im OS-Patent Kr. 3 560 842 der Anmelderin beschrieben ist. Die Transistoren Q- und Q₃ bilden eine Darlington—Schaltung, welche über die Hauptstromstrecke des Transistors Q. gesteuert wird- Die Basis von Q* liegt am Verbindungspunkt der Widerstände R^ und R_fi, die in Reihe zwischen der Leitung V und Masse liegen; die Basis des Transistors Q₃ ist über einen Widerstand R_ an die Leitung V angeschlossen. Weiterhin ist der Emitter des Transistors Q. an den Verbindungspunkt eines Widerstandes Ro mit einer Zenerdiode Β- angeschlossen, und diese Reihenschaltung liegt zwischen der Gleichspannungsquelle 38 und Masse. Der Kondensator C₂ ist von der Leitung V zum Emitter des Transistors Q- geschaltet, welcher den Bezugsspannungsexngang bildet, über den die Stromleitung des Serienreglers 40 bestimmt wird. Auch könnte der Serienregler 4O von der Wechselspannungsquelle 24 in der Stromversorgungs— schaltung 18 über einennicht dargestellten Gleichrichter zur Um-

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wandlung der Wechselspannung in Gleichspannung gesteuert werden, so daß eine separate Gleichspannungsquelle 38 entfallen kann. Auch könnte zwischen die Leitung V und die Anode des SCR 34 ein nicht dargestellter Widerstand geschaltet sein, um das Sperren des SCR durch Begrenzung des Stromflusses zu erleichtern. Jedoch könnte ein solcher Widerstand ebenso wie der Kondensator C_? in einer im einzelnen nicht dargestellten Schaltung, die jedoch praktisch aufgebaut worden ist, durch einen weiteren SCR ersetzt werden, dessen Hauptstromstrecke den Bezugsspannungseingang des Reglers 40 nach Masse überbrücken würde und dessen Steuerelektrode über den Relaxationsoszillator 36 das Triggersignal zugeführt würde. Ein solcher SCR würde eine Beendigung des Stromflusses durch die Thyristoren 34 und 42 sicherstellen durch Abschalten der Ausgangsspannung des Reglers 40 gleichzeitig mit dem Leitendwerden des SCR 34 infolge des vom Oszillator 36 gelieferten Triggersignals.

Die Erfindung ist hier also anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert worden, wobei zahlreiche Detailänderungen der Konstruktion und Kombination und Anordnung von Teilen innerhalb des Rahmens der Erfindung denkbar sind. Die beschriebenen Beispiele dienen daher lediglich der Erläuterung ohne Beschränkung des Erfindungsgedankens.

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Claims

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. ⁷WOLFGANG HEUSLER

MARlA-TH ERESIA-STRASSE 2 2
POSTFACH 86 06 68

D-SOOO MUENCHEN 86

TELEFON 089/47 69 4768

AB SEPT. 1980: 4 70 60 TELEX 522 638 TELEGRAMM SOMBEZ

RCA 73,636 Sch/Vu

USSN 11,558

Filed: 12. Februar 1979

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Patentansprüche

i1) Blitzlampentreiberschaltung, bei welcher Energie in einer Kapazität gespeichert wird und nach Zuführung eines Ionisationsimpulses zur Lampe übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung (16) zur Aufladung der Kapazität (12) auf einen Energieschwellwert auf ein Triggersignal hin und zur Zuführung des Ionisationsimpulses zur Lampe (14) zur Entladung der Kapazität (12) durch die Lampe unter Auslösung durch das Triggersignal· und um einen vorbestimmten Zeitraum nach Auftreten des Triggersignals vorgesehen ist und daß die Steuerschaltung (16) auf jedes ihr zugeführte Triggersignal anspricht.

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ZUGELASSEN BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE POSTSCHECK MÖNCHEN NR. 6 9148-800 · BANKKONTO HYPOBANK MÖNCHEN <BLZ 700 2OO 40) KTO. 60 60 25 73 78 SWIFT HYPO DE MM
2) Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (16) enthält eine Stromversorgungsschaltung (18), die bei Ansteuerung durch das Triggersignal selektiv die Kapazität (12) zur Energiespeicherung auflädt, eine Verzögerungsschaltung (20), die unter Steuerung durch das Triggersignal den Ionisationsimpuls der Lampe (14) um eine vorbestimmte Zeit nach Auftreten des Triggersignals zuführt, wobei der Energieschwellwert proportional der vorbestimmten Zeit ist, und eine Rückstellschaltung (22) zur Deaktivierung sowohl der Stromversorgungsschaltung (18) als auch der Verzögerungsschaltung (20) nach jedem Triggersignal.
3) Treiberschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungsquelle (24) über einen Schalter (26) mit der Stromversorgungsschaltung (18) zur selektiven Steuerung des auf das Triggersignal hin fließenden Stromes verbunden ist.
4) Treiberschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (20) den Ionisationsimpuls der Lampe (14) über einen Transformator (32) zuführt, dessen Primärwicklung in Reihe mit einem ersten Kondensator (C₁) liegt, wobei diese Reihenschaltung parallel zur Hauptstromstrecke eines ersten gesteuerten Siliziumgleichrichters (24) zwischen einer Spannungsleitung (V) und Masse liegt, daß der Steuerelektrode des ersten Siliziumgleichrichters (34) das Ausgangssignal eines Relaxationsoszillators (36) zugeführt wird, dessen Eingang das Triggersignal erhält, daß die Sekundärwicklung des Transformators (3 2) der Lampe (14) die in der Kapazität (12) gespeicherte Energie zuführt und daß der erste gesteuerte Siliziumgleichrichter (34) unter Steuerung durch das ihm vom Relaxationsoszillator (36) zugeführte Triggersignal leitend wird und den ersten Kondensator (C₁) entlädt, wobei dieser Entladestrom in der Primärwicklung des Transformators (3 2) fließt und in seiner Sekundärwicklung den Ionisationsimpuls induziert.

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5) Treiberschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Serienregler (40) in der Rücksetzschaltung (22) der Spannungsleitung (V) Spannung von einer Spannungsquelle (38) zuführt und daß die Rücksetzschaltung (22) ferner einen zweiten steuerbaren Siliziumgleichrichter (42) enthält, dessen Hauptstromstrecke in Reihe mit einem Widerstand (R₁) zwischen der Spannungsleitung (V) und Masse liegt und dessen Steuerelektrode das Trjggersignal zugeführt wird, daß der Serienregler (40) mit einem Bezugsspannungseingang über einen zweiten Kondensator (C~) an die Spannungsleitung (V) angeschlossen ist, daß der Schalter (26) der Stromversorgungsschaltung (18) und der Relaxationsoszillator (36) der Verzögerungsschaltung (20) mit ihren Eingängen an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (R.,) und dem zweiten steuerbaren Siliziumgleichrichter (42) angeschlossen sind, daß das Triggersignal den zweiten steuerbaren Siliziumgleichrichter (4 2) zur Veränderung des Spannungswertes am Eingang des Schalters (26) der Stromversorgungsschaltung (18) und des Relaxationsoszillators (36) der Verzögerungsschaltung (20) leitend macht, daß der zweite Kondensator (C₂) gleichzeitig mit dem ersten Kondensator (C₁) entladen wird, um den Serienregler

(40) zu sperren und damit die Spannungsleitung (V) spannungslos zu machen, so daß der Stromfluß durch den ersten und zweiten steuerbaren Siliziumgleichrichter (34,42) unterbrochen wird und die Stromversorgungsschaltung (18) und die Verzögerungsschaltung (20) rückgestellt werden.
6) Treiberschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rückstellschaltung (22) eine Spannungsquelle (38) über einen Serienregler (40) mit der Spannungsleitung (V) verbunden ist und daß die Rücksetzschaltung (22) weiterhin einen zweiten steuerbaren Siliziumgleichrichter (42) enthält, dessen Hauptstromstrecke in Reihe mit einem Widerstand (R₁) zwischen der Spannungsleitung und Masse liegt und dessen Steuerelektrode das Triggersignal zugeführt wird, daß der Serienregler (40) mit seinem Bezugsspannungseingang (Emitter des Transistors Q.) über die Hauptstromstrecke eines dritten steuerbaren Siliziumgleich-

richters an Masse liegt, dessen Steuerelektrode das Ausgangssignal des Relaxationsoszillators zugeführt wird, daß die Eingänge des Schalters (26) der Stromversorgungsschaltung (18) und des Relaxationsoszillators (36) der Verzögerungsschaltung (20) an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (R₁) und dem zweiten steuerbaren Siliziumgleichrichter (42) angeschlossen sind und daß das Triggersignal den zweiten steuerbaren Siliziumgleichrichter (42) zur Veränderung des Spannungspegels am Eingang des Schalters (26) der Stromversorgungsschaltung (18) und des Relaxationsoszillators (36) der Verzögerungsschaltung (20) leitend macht und daß der dritte steuerbare Siliziumgleichrichter gleichzeitig mit dem ersten steuerbaren Siliziumgleichrichter (34) leitend wird, um den Serienregler (40) zu sperren und die Spannungszuführung zur Spannungsleitung (V) zu unterbrechen, damit der erste und zweite steuerbare Siliziumgleichrichter (34 und 42) nichtleitend werden und sowohl die Stromversorgungsschaltung (18) als auch die Verzögerungsschaltung (20) zurückgestellt werden.

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