DE459373C - Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung- bezieht sich auf eine Beleuchtungseinrichtung, bei welcher bekanntermaßen in mit verdünnten Gasen oder Dämpfen gefüllte Entladungsröhren in bestimmten Zeitabständen aufeinanderfolgende Lichtblitze erzeugt werden, zum Zwecke, beispielsweise einen Gegenstand, dessen Bewegung untersucht werden soll, in bestimmten aufeinanderfolgenden Zeitabständen zu beleuchten.

Diese Einrichtung ist erfindungsgemäß so ausgebildet, daß der die Lichtblitze in der Röhre erzeugende Strom einem Kondensator entnommen wird, der ständig durch eine besondere Stromquelle aufgeladen wird, wobei Ladung und Entladung vollständig unabhängig voneinander sind, so daß der Kondensator ständig zur Speisung des die Leuchtwirkung bewirkenden Stromkreises mit einer genau bestimmbaren Frequenz benutzt werden kann.

Die Frequenz der Lichtblitze wird erfindungsgemäß durch eine Synchronisiervorrichtung geregelt, die den durch den Kondensator und die Röhre gebildeten Stromkreis in bestimmten aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten schließt und öffnet. In den Stromkreis können zu diesem Zwecke z. B. kleinere Funkenstrecken oder auch Kontakte eingeschaltet werden, welch erstere den Vorteil besitzen, Reibungen von metallischen Teilen zu vermeiden.

Genügt bei der Verwendung von Funkenstrecken die zur Erzeugung des Funkens nötige Spannung nicht zur Zündung der Röhre, so kann mittels eines Hilfsfunkens der Hauptstromkreis durch Ionisation der Röhre erregt und geschlossen werden.

Die mittels eines Hilfsfunkens entstandene Zündung kann von einer besonderen, entsprechend schwachen Hilfsstromquelle aus erfolgen, in deren Stromkreis die Synchronisiervorrichtung, welche nun den schwachen Hilfsstrom allein führt, eingeschaltet ist. Dieser Stromkreis kann direkt oder indirekt mit den Polen einer Funkenstrecke oder mit den Elektroden der Gasröhre selbst oder mit einer oder mehreren Hilfselektroden verbunden sein.

Die Zeichnung· veranschaulicht einige beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung.

Abb. ι zeigt das Schema des Erfindungsgegenstandes unter Anwendung von Gleichstrom,

Abb. 2 eine ähnliche Ansicht des Erfindungsgegenstandes unter Anwendung von gleichgerichtetem Strom.

Die Abb. 3 und 4 veranschaulichen in j e einer Seiten- und Vorderansicht, zum Teil im Schnitt, ein Pendel als Synchronisiervorrichtung·.

Abb. 5 bis 13 zeigen schematisch mehrere Schaltungen der Leuchteinrichtung, bei denen \o der von der Synchronisiervorrichtung gesteuerte Hilfsstromkreis im Nebenschlüsse zum Hauptstromkreis Hegt, zum Zwecke, die Zündung einzuleiten.

Abb. 14 bis 19 zeigen schematische Schaltungen, bei denen der Hilfsstromkreis durch Hilfselektroden an den Hauptstromkreis der Röhre angeschlossen ist.

Die Einrichtung nach Abb. 1 besteht aus dem Kondensator 1 und dem zugehörigen ao Ladeaggregat, das seinerseits aus einem Elektromotor 2 und einem Gleichstromerzeuger 3 besteht, dessen Pole mit denen des Kondensators ι durch einen Ohmschen Widerstand oder eine Drosselspule 4 oder durch beide vereint oder in beliebiger anderer Weise derart verbunden sind, daß ein Kurzschluß des Stromerzeugers im Augenblicke des Überspringens des Funkens in der Funkenstrecke der .Synchronisiervorrichtung nicht eintreten kann.

Eine Scheibe 5 der Synchronisiervorrichtung sitzt auf einer Achse 6 und trägt eine oder mehrere isolierte Metallspitzen 7, zum Zwecke, eine bestimmte Anzahl von Funken bei jeder Umdrehung der Scheibe 5 zu ermöglichen. Mittels der gegenüber der Scheibe 5 isolierten Spitzen 7 kann im Augenblicke, in welchem diese letzteren zwischen den Spitzen 8 vorbeigehen, durch die entstehenden, in ihrer Länge regelbaren Funken der Stromkreis des Kondensators 1 geschlossen werden.

Die Scheibe 5 wird zweckmäßig durch einen Elektromotor 9 in Umdrehung versetzt, der infolge seines ständigen Leerlaufs im allgemeinen sehr schwacher Leistung sein kann. Die Scheibe 5 kann als Schwungrad ausgeführt sein, um eine gleichförmige Drehzahl zu sichern, die bei Untersuchungen von Gegenständen mit unregelmäßigen Drehzahlen als absolute Yergleichsdrehzahl dienen kann.

Dem Motor 9 kann eine Bremse und außerdem ein Regulierwiderstand 10 beigefügt sein, um denselben mit der Drehzahl des zu untersuchenden Gegenstandes synchronisieren zu können. Die Bremse kann aus einem mit verstellbaren Ein- und Austrittsöffnungen für die Luft versehenen Ventilator 11 bestehen. Der Ventilator gestattet in bestimmten Fällen eine sehr empfindliche Regulierung der Drehzahl.

Die Synchronisiervorrichtung mit der Scheibe s kann je nach dem Zweck der Untersuchung durch irgendeine andere intermittierende und regelbare Funken erzeugende Anordnung, z. B. durch ein Pendel 12 (Abb. 3 und 4), ersetzt werden, dessen Linse zwei leitende Stifte 13 trägt, welche beim Vorbeischwingen des Pendels an leitenden Spitzen 14 mit diesen zusammen kleine, in den Stromkreis eingeschaltete Funkenstrecken bilden, mittels denen der Stromkreis geschlossen werden kann.

Zur Anlage nach Abb. 1 gehört noch eine Zusatzfunkenstrecke 15 und die Leuchtröhre 16, in welcher bei jedem Stromdurchgang das plötzliche Aufleuchten zustande kommt. Funkenstrecke 15 und Röhre 16 sind mit dem Stromkreise des Kondensators 1 und den Spitzen 7 und 8 in Reihe geschaltet. Jedesmal wenn die Spitzen 7 zwischen den Spitzen 8 vorbeigehen, springt ein Funke über, wobei der Stromkreis über: Kondensator i, Spitzen 7 und 8, Spitzen 15, Röhre 16 geschlossen wird, so daß während der Dauer jedes Überspringens in der Röhre 16 ein Aufleuchten eintritt.

Ein wesentlicher Vorteil der Einrichtung gemäß der Erfindung besteht infolge Verwendung der erwähnten Funkenstrecken in der Anwendungsmöglichkeit größerer Stromstärken als bei Verwendung von Schaltern und Kontakten, da die in Frage kommenden Teile bei hohen Strömen keiner wesentlichen Abnutzung oder gar der Zerstörung ausgesetzt sind. Somit eignet sich die Einrichtung zu stroboskop! sehen Untersuchungen und Vorführungen in großem Umfange in bequemer Weise, da durch die zulässigen hohen Stromstärken eine scharfe Beleuchtung der Vorgänge ermöglicht wird.

Statt als Hochspannungsquelle einen Gleichstromerzeuger mit konstanter Klemmenspannung zu verwenden, kann man auch einen Transformator 17 benutzen, dessen abgegebener Strom durch bekannte Mittel, wie z. B. Zwei-Elektrodenröhre 19, Quecksilber-Dampf Gleichrichter, elektrolytisches Ventil u.dgl., in pulsierenden Gleichstrom umgeformt wird.

In diesem Falle verwendet man, wie in Abb. 2 angegeben, zum Ausgleich der durch den pulsierenden umgeformten Strom auftretenden Stromschwankungen der Strangquelle vorteilhaft einen Hilfskondensator 18 von höherer Kapazität als der des Kondensators 25, der für letzteren einen Energiespeicher darstellt, wobei der Kondensator 18 über eine Widerstands- oder Drosselspule 24 mit. dem Kondensator 25 parallel geschaltet ist, um seine gleichzeitige Entladung durch die Röhre 20 mit letzterem zu verhindern. Diese Anordnung, bietet folgenden Vorteil:

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Wenn zwischen je zwei rasch aufeinanderfolgenden Stromstößen der infolge der Umformung durch den Gleichrichter 19 pulsierende Gleichstrom den Maximalwert nicht S erreicht, so würde der Kondensator 25, wenn er allein, wie in Abb. 1, vorhanden wäre, im Augenblick des zweiten Stromstoßes bzw. Aufleuchtens nicht voll aufgeladen sein und folglich eine ungenügende Energie abgeben. Durch Zuschaltung des Hilfskondensator 18 mit großer Kapazität (nach Abb. 2) spielt dieser gegenüber dem kleineren Kondensator 25 die Rolle eines Akkumulators und bietet eine ziemlich konstant bleibende Energiereserve, da der Kondensator 25 lediglich einen geringen Teil dieser Reserve zu seinem Zwecke entnimmt.

Ist die Klemmenspannung· des Kondensators 25 zu niedrig, um an den Spitzen 7 und 8 Funken zu erzeugen, so kann eine Hochspannungsstromquelle von geringer Leistung direkt an die Klemmen des Kondensators angeschlossen werden. Der durch diese Hilfsstromquelle erzeugte Hilfsfunke veranlaßt dann die Entstehung des Entladungsstromes des Kondensators.

Die Abb. 5 bis 13 zeigen schematische Schaltungen, bei welchen der eigentliche Zündungsstromkreis nur über die Synchronisiervorrichtung führt. Der auf diese Weise erzeugte Hilfsfunke bewirkt die Entladung des Kondensators. Der Hilfszündungsstromkreis ist mit dem Stromkreise des die Röhre speisenden und als Energiespeicher dienenden Kondensators, dessen Ladung durch eine äußere, auf der Zeichnung nicht dargestellte Stromquelle beständig aufrechterhalten wird und dessen Spannung so klein gehalten ist, daß in der Röhre kein Funke entstehen kann, parallel geschaltet. Die Zündung erfolgt in diesem Falle durch einen schwachen Zündungsstrom von hoher Spannung, der von der Synchronisiervorrichtung gesteuert wird.

Iu allen diesen Abbildungen enthält der Hauptstromkreis einen Kondensator A, welcher durch eine nicht dargestellte äußere, z. B. wie bereits beschriebene Stromquelle gespeist wird, deren einer Pol an die Erde, der andere bei 31 an diesen Stromkreis angeschlossen ist. Bei der Einrichtung nach Abb. 5 sind im Hauptstromkreise der Spannungspol 31 mit der Funkenstrecke 32, der Röhre 33 und mit der Erde 34 verbunden. Im Nebenschlüsse zur Funkenstrecke liegt der Zündungsstromkreis, welcher durch die Sekundärwicklung 35 eines Transformators und durch einen Kondensator 36 gebildet ist. Die über 38 und 39 gespeiste Primärwicklung des Transformators ist mit einem L^Tnterbrecher 40 verbunden, welcher mechanisch mit regelbarer Geschwindigkeit gesteuert wird und zur Synchronisierung dient.

Bei jeder Stromunterbrechung ionisiert der in der Sekundärwicklung 35 erzeugte hochgespannte Strom die Röhre 33, bringt sie zu schwachem Glühen und ermöglicht so den Durchgang des Hauptstromes, welcher die Röhre 33 zum vollständigen Aufleuchten bringt.

Die Anordnung nach Abb. 6 besitzt die gleiche Schaltung wie diejenige der Abb. 5, jedoch wird hier die Primärwicklung 37 durch den Kondensator 41 gespeist. Eine zur Synchronisierung dienende mechanisch gesteuerte Kontaktvorrichtung 42 regelbarer Geschwindigkeit verbindet den Kondensator 41 abwechselnd mit seiner Ladungsstromquelle und mit der Primärwicklung 37 des Transformators, I. in die er sich entladet und dadurch in der ; Sekundärwicklung 35 einen Strom induziert, welcher die Röhre wie vorher ionisiert, wobei dieser Strom eine hohe Frequenz aufweisen ' kann.

< Diese Einrichtung hat den Vorteil gegenüber derjenigen der Abb. 5, daß sie auf Kontakt statt auf Unterbrechung arbeitet, so daß • man durch den Wegfall von Unterbrechungs- ; lichtbogen die Lichtblitze in der Leuchtröhre 33 in genauerer W^reise zu regeln in der Lage ; ist.

Abb. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform go der Schaltung dieser Einrichtung, bei welcher der Kondensator 41 ständig über die Klemmen 38 und 39 geladen wird. Ein Widerstand 41" verhindert dabei Kurzschluß zwischen den Klemmen 38 und 39 im Augenblicke des Kontaktes bei 40.

Bei der Einrichtung nach Abb. 8 verbindet der Hauptstromkreis den Spannungspol 31 mit der Röhre 33, mit der Funkenstrecke 32 und mit der Erde 34. Die Röhre 33 befindet sich außerdem im Nebenschlüsse zu einem Stromkreise, welcher aus der Sekundärwicklung 35 und dem Kondensator 36 besteht. Die Funkenstrecke 32 ist in Nebenschluß zum Hauptstromkreise zusammen mit derselben 10g Sekundärwicklung 35 und dem Kondensator 36¹ geschaltet. Die Primärwicklung 37 wird mittels einer beliebigen der vorher erwähnten Vorrichtungen gespeist, beispielsweise durch die Kontaktvorrichtung 42 und den Kondensator 41.

Die Abb. 9, 10 und 11, in denen lediglich der Hauptstromkreis dargestellt ist, zeigen die verschiedenen Stellungen, welche in diesem Stromkreise die Röhre 33 und die Funkenstrecke 32 einnehmen können, und die durch die eine oder die andere der vorherigen Einrichtungen ergänzt werden können.

Die Abb. 12 und 13 veranschaulichen den Fall, in dem die Sekundärwicklung des Transformators in den Hauptstromkreis eingeschaltet ist. Nach Abb. 12 ist der Primärstrom 37

entsprechend der einen oder anderen vorher beschriebenen Einrichtungen geschaltet, und nach Abb. 13 sind die Primär- und Sekundärwicklungen 35 und 37 zu einem Spartransformator vereinigt.

Selbstverständlich können bei diesen Ausführungsformen die gegenseitigen Lagen der Funkenstrecke 32, der Röhre 33 und der Sekundärwicklung 35 in ihrer Reihenfolge unter sich vertauscht werden.

Der in den Hauptstromkreis eingeschaltete Zündstromkreis kann direkt mit der Röhre verbunden werden, die zu diesem Zwecke in an sich bekannter Weise eine oder mehrere Hilfselektroden trägt, welche an den durch den Synchronisierungsapparat bedienten Stromkreis angeschlossen sind, wobei der Synchronisierungsapparat die gewünschte Frequenz des Zündungsstromes bestimmt. Hierdurch ist man in der Lage, namentlich die Funkenstrecke im Hauptstromkreise (Röhre) in Fortfall zu bringen, ohne daß dadurch die regelmäßige Zündung verhindert wird. Außer anderen Vorzügen fällt infolge des Wegfalles der Funkenstrecke auch das durch sie erzeugte Geräusch des Funkens weg, man kann außerdem Stromquellen niedrigerer Spannungen verwenden, wodurch die Anwendung von Quecksilberdampflampen wesentlich gefördert wird.

Die Abb. 14 bis 19 zeigen sechs verschiedene beispielsweise Schaltungsmöglichkeiten für Quecksilberdampflampen mit Hilfselektroden. Die Leitungen 44 und 45 des Hauptstromkreises (Abb. 14, 15, 16, 17) sind unmittelbar an die Hauptelektroden 48, 49 der Röhre 43 angeschlossen. Der Beleuchtungsstrom kann natürlich ein mehrphasiger sein, in diesem Falle bestände der Hauptstromkreis in üblicher Weise aus mehreren Leitungen, die an eine entsprechende. Anzahl Elektroden der Röhre angeschlossen würden.

Der Erregerstrom wird durch die Leitungen 46 und 47 den von den Hauptelektroden unabhängigen Hilfselektroden 50 und 51 der Röhre zugeführt (z. B. Abb. 16 und 17). Es kann aber auch eine der Hauptelektroden als Hilfselektrode ausgebildet sein, z. B. die Elektrode 48 (Abb. 14 und 15). Diese Zündungselektroden können als innere oder als kapazitive äußere Elektroden gebaut (Abb. 14) sein, welch letztere in bekannter Weise aus einer einfachen Metallauflage direkt auf der Außenfläche der Röhre oder aus einem Metallbleche in einem gewissen Abstand von derselben oder aus einer Metallfolie bestehen können, welche die Röhre umgibt, wie dies beispielsweise in den Abb. 15 und 16 angedeutet ist. Als derartige kapazitive Elektrode kann beispielsweise auch der Reflektor der Röhre dienen.

Ein Kondensator 52 zur Aufspeicherung der elektrischen Energie, während der Zeit, in der der Röhrenstromkreis geöffnet ist, und ! zu deren Abgabe für die kurz andauernde Beleuchtung imAugenblick der Erregung, ist mit ^! dem Röhrenkreis parallel geschaltet. Diesem Kondensator 52 fällt außerdem die Aufgabe zu, durch seinen Spannungsabfall, den er in der Leitung sofort nach seiner Entladung erzeugt, zu verhindern, daß die Röhre durch den Leitungsstrom weiterbrennt, besonders bei Lampen, welche, wie dies bei den Quecksilberdampflampen der Fall ist, weiterbrennen, sobald sie einmal gezündet sind.

Man kann auf diese Weise (Abb. 18) als Beleuchtungslampen Quecksilberdampflampen benutzen. Entsprechend der in dieser Abbildung dargestellten Anordnung erfolgt die Zündung der Lampe 43 durch eine der Elektroden 48 und die Armatur 50 des üblichen Zündapparates der Lampe. Diese Elektroden sind dann in den Stromkreis 46, 47 der Svnchronisiervorrichtung eingeschaltet.

Man kann auch als kapazitive Elektrode 52 in an sich bekannter Weise einen elektrolytischen Kondensator großer Kapazität benutzen, insofern es sich um niedrige Spannungen zur Beleuchtung handelt.

Verwendet man als Beleuchtungsstromquelle Mehrphasenströme, z. B. Dreiphasenströme (Abb. 19), so benutzt man eine Lampe mit vier Elektroden 48, 49, 49", 49^ und Kondensatoren 52, 52° und 52⁶ zwischen jeder Elektrode 49, 49°, 49^s und der Elektrode 48, an welch letztere der neutrale Leitungsdraht 45 des Dreiphasenstromes angeschlossen ist. Die Einrichtungen nach der Erfindung können außer ihrer Anwendung für stroboskopische Versuche auch für übliche Beleuchtungszwecke benutzt werden, beispielsweise für die Lichtreklame. Sie gestatten, in diesem Falle als Beleuchtungsstromquetle eine Stromquelle zu benutzen, deren Spannung viel geringer ist als die, die notwendig wäre, um direkt die Röhre zu speisen. Diese Einrichtungen können außerdem zur Erzeugung intensiver Beleuchtungen verwendet werden, z. B. für Scheinwerfer, indem man bei diesen als Lichtquelle Röhren verwendet, welche durch die uo Entladungen eines Kondensators gespeist werden, dessen Entladungen durch eine entsprechend ausgebildete Synchronisiervorrichtung geregelt werden. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf irgendeine der besonderen baulichen Einrichtungen beschränkt, diese sind lediglich schematisch als Ausführungsbeispiele erwähnt.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   I. Beleuchtungseinrichtung mit einer dampfgefüllten elektrischen

   gas- oder

   Entladungsröhre, in welcher durch Kon- j densatorentladungen in bestimmten Zeit- j abschnitten aufeinanderfolgende Lichtblitze erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Erzeugung der Lichtblitze dienende Kondensator an eine Gleichstrom oder gleichgerichteten Strom liefernde, ihn ständig aufladende Strom- ' quelle angeschlossen ist und mit der Ent-ίο ladungsröhre und einer die Frequenz der Kondensatorentladungen bestimmenden : Synchronisiervorrichtung in einem induk- j tionsfreien Stromkreise liegt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, da- , durch gekennzeichnet, daß die Synchro- ^:

   nisiervorrichtung in einen zur Zündung der Röhre dienenden Hochspannungs- ■ Hilfsstromkreis eingeschaltet ist. ,
3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen im Nebenschlüsse zum Hauptkondensator (25) unmittelbar an die zur ständigen \ Aufladung des Hauptkondensators (25) \ dienende Stromquelle (i?) angeschlossenen und als Energiespeicher dienenden Hilfskondensator (18).
4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiervorrichtung (40 oder 42) einen zur Zündung der Röhre (33) dienenden Hilfsstromkreis (32, 36, 35) beeinflußt, welcher im Nebenschlüsse zu dem die Röhre ("33), die Funkenstrecke (32) und den Hauptkondensator (A) enthaltenden Stromkreis (A, 31, 32, 33, 34) liegt, und daß gleichzeitig die Spannung des Hauptkondensators (A) so niedrig gehalten ist, daß erst durch den hochgespannten Zündungsstrom des Hilfsstromkreises (32, 3^. 35^ der Stromschluß im Hauptstromkreise (A, 31, 32, 33, 34) hervorgerufen wird.
5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiervorrichtung (40 oder 42), welche die Frequenz des Zündungsstromes durch die Entladungen des einen Konden^ sators 141) bestimmt, in einem die Primärspule (37) eines Transformators enthaltenden Stromkreise und dessen Sekundärspule (35) im Nebenschlüsse zum Hauptstromkreise (A, 31, 32, 33, 34) der Röhre (33) liegt.
6. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündungsstromkreis der Röhre (33) einerseits zur Röhre (33) und andererseits zur Funkenstrecke (32) des Hauptstromkreises (A₁ 31, 33, 32, 34) parallel geschaltetist und daß jeder dieser parallelen Stromkreise einen besonderen Kondensator (36 und 36¹) enthält.
7. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6 mit einer Hilfselektroden besitzenden Entladungsröhre, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündungsstromkreis (46, 47) an die Hilfselektroden (50, 51) der Röhre ('43) angelegt ist und daß — unter Fortfall der Funkenstrecke des Hauptstromkreises (44, 45) — der Hauptkundensator (52) zu den Hauptelektroden (48, 49) parallel geschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.