FR2569515A1

FR2569515A1 - Supply circuit for flashlamp

Info

Publication number: FR2569515A1
Application number: FR8413117A
Authority: FR
Inventors: Roland Loichot; Michel Joly
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1984-08-23
Filing date: 1984-08-23
Publication date: 1986-02-28
Also published as: FR2569515B1

Abstract

Supply circuit for flashlamp. This circuit is characterised in that the storage means 20 is constituted by at least one line 21-24 with a characteristic impedance close to 0.5 to 2 OMEGA and formed by alternating capacitors and inductors, and in that the control member 40 comprises an ignitron 42 controlled by a krytron 48 which is itself controlled by a thyristor 50 which is triggered by a pulse generator 52.

Description

CIRCUIT D'ALIMENTATION POUR TUBE FLASH
La présente invention a pour objet un circuit d'alimentation pour tube flash. Elle trouve une application notamment en cinématographie ultrarapide appliquée à la détonique.SUPPLY CIRCUIT FOR FLASH TUBE
The present invention relates to a power supply circuit for flash tube. It finds an application in particular in ultrafast cinematography applied to detonics.

Un circuit d'alimentation pour tube flash comprend, de manière connue, une source de haute tension, un moyen de stockage d'énergie électrique et un organe de déclenchement apte à commander la décharge du moyen de stockage dans un tube flash. La présente invention reprend cette structure mais avec des moyens qui, par leur combinaison, permettent d'obtenir des performances avantageuses dans l'application envisagée. A supply circuit for a flash tube comprises, in a known manner, a high voltage source, a means of storing electrical energy and a triggering member capable of controlling the discharge of the storage means in a flash tube. The present invention takes up this structure but with means which, by their combination, make it possible to obtain advantageous performances in the envisaged application.

En effet, lorsqu'il s'agit de filmer une explosion, ou les effet d'une détonation, l'installation produisant le flux lumineux éclairant la scène à filmer doit présenter des propriétés particuLières, à savoir : - une grande puissance Lumineuse doit etre émise pour
permettre La photographie de la scène à une distance
faible de lXordre de 1 mètre, avec un temps de pose
court et avec éventuellement l'interposition de
filtres colorés, - la cinétique du flux lumi-neux doit correspondre à
une montee rapide, à un palier puis à une descente
rapide, l'ensemble ne devant pas excéder 50 ps, - un réglage de l'intensité lumineuse doit être possi
ble par action sur La haute tension d'alimentation, - une excellente synchronisation doit etre obtenue
entre le déclenchement du flash et l'apparition du
phénomène à filmer, - une fiabilité parfaite est de règle dans cette ap
plication où souvent il s'agit de saisir un phénomè
ne unique. Indeed, when it is a question of filming an explosion, or the effect of a detonation, the installation producing the luminous flux illuminating the scene to be filmed must have particular properties, namely: - a large Luminous power must be issued for
allow photography of the scene from a distance
low of about 1 meter, with an exposure time
short and possibly with the interposition of
colored filters, - the kinetics of the light flux must correspond to
a rapid ascent, to a landing then to a descent
fast, the assembly must not exceed 50 ps, - an adjustment of the light intensity must be possible
ble by action on the high supply voltage, - excellent synchronization must be obtained
between the flash firing and the appearance of the
phenomenon to film, - perfect reliability is the rule in this ap
plication where often it is a question of grasping a phenomenon
not unique.

Or, les installations existantes ne permettent pas de reunir toutes ces conditions et cela pour plusieurs raisons. Tout d'abord, l'utilisation de condensateurs comme moyens de stockage conduit à un transfert d'énergie électrique médiocre vers le tube flash avec, comme conséquence, une puissance lumineuse affaiblie. En outre, la mauvaise adaptation entre
L'organe de stockage et le flash conduit à une traine dans L'impulsion lumineuse, qui est inexpLoitable en cinématographie, et qui est donc perdue. Ensuite,
L'emploi d'un éclateur comme organe de déclenchement ne permet pas de travailler à des énergies variables, sauf à accepter de modifier l'intervalle interélectrode en fonction de la tension utilisée, ce qui n'est guère concevable sur un champ de tir.Enfin, les tensions utilisées sont généralement de quelques kilovolts (5 à 10) ce qui oblige à utiliser de gros condensateurs et allonge inutilement la durée de l'impulsion lumineuse.However, the existing installations do not allow all of these conditions to be met, for several reasons. First of all, the use of capacitors as storage means leads to poor transfer of electrical energy to the flash tube with, as a consequence, a weakened light power. Furthermore, the poor adaptation between
The storage device and the flash leads to a train in the light pulse, which is inexplicable in cinematography, and which is therefore lost. Then,
The use of a spark gap as a trigger member does not allow working at variable energies, except to agree to modify the interelectrode interval according to the voltage used, which is hardly conceivable on a shooting range. Finally, the voltages used are generally a few kilovolts (5 to 10), which requires the use of large capacitors and unnecessarily lengthens the duration of the light pulse.

L'invention résout tous ces problèmes par un choix judicieux de composants. Tout d'abord le moyen de stockage est constitué de condensateurs et d'inductances disposés en alternance, l'ensemble formant au moins une ligne à constantes localisées possédant une impédance caractéristique faible, de l'ordre de 0,5 à 2 Q. Le tube flash utilisé est un tube possédant la même impédance, de sorte qu'il y a adaptation électrique parfaite entre la ligne et le tube. Le transfert d'énergie électrique est alors optimum et la cinétique de l'impulsion lumineuse se rapproche de la forme idéale en pLateau avec des fronts de montee et de descente raides. The invention solves all these problems by a judicious choice of components. First of all, the storage means is made up of alternating capacitors and inductances, the assembly forming at least one line with localized constants having a low characteristic impedance, of the order of 0.5 to 2 Q. The flash tube used is a tube with the same impedance, so that there is perfect electrical adaptation between the line and the tube. The transfer of electrical energy is then optimum and the kinetics of the light pulse approaches the ideal shape in trays with steep rising and falling fronts.

En outre, L'invention préconise l'utilisation de tensions de charge de forte valeur pouvant aller jusqu'à 20 kV. Cela permet de réduire la taille des condensateurs à énergie stockée constante. Par ailleurs, puisque l'on constitue, selon l'invention, une ligne à impédance caractéristique donnée, la faible valeur des capacités permet d'adopter des inductances egalement de faible valeur. Il en résulte alors un faible encombrement et des pertes d'énergie reduites. In addition, the invention recommends the use of high-value charging voltages of up to 20 kV. This makes it possible to reduce the size of the capacitors with constant stored energy. Furthermore, since there is, according to the invention, a line with a given characteristic impedance, the low value of the capacitors makes it possible to adopt inductances also of low value. This results in a small footprint and reduced energy losses.

Enfin, pour pouvoir commuter une telle ligne chargée à 20 kV, il est fait usage d'un organe particulier qui est un ignitron. Un tel composant possède une électrode de commande sur laquelle doit être ap pliquée une impulsion de commande de valeur élevée. Finally, to be able to switch such a charged line to 20 kV, use is made of a particular organ which is an ignitron. Such a component has a control electrode to which a high value control pulse must be applied.

Selon l'invention cette impulsion est obtenue par un circuit comprenant un premier thyristor émettant une impulsion de basse tension, et un second thyratron qui est d'un type particulier à eathode froide et qui est appelé encore krytron. L'impulsion basse tension délivrée par le premier thyristor est appliquée au krytron et c'est finalement ce krytron qui commande l'igni trou. According to the invention, this pulse is obtained by a circuit comprising a first thyristor emitting a low voltage pulse, and a second thyratron which is of a particular type with a cold mode and which is also called krytron. The low voltage pulse delivered by the first thyristor is applied to the krytron and it is ultimately this krytron which controls the igni hole.

Un autre avantage lié à l'utilisation de l'ignitron est de permettre un fonctionnement à plus basse tension (10, 15 kV) sans qu'il soit besoin def- fectuer des réglages, comme c'est le cas avec les éclateurs. Another advantage linked to the use of the ignitron is to allow operation at a lower voltage (10, 15 kV) without the need to make any adjustments, as is the case with the spark gaps.

Cette combinaison particulière de moyens (ligne de stockage à basse impédance-haute tension- ignitron-thyristor-krytron) permet d'utiliser des tubes flash du commerce (tubes droit ou en U), destinés généralement à l'excitation de lasers ou à la photographie grand public. Les énergies sont de l'ordre de 1350 J par tube sous 20 kV. La puissance crête est de l'ordre de 55 MW pendant environ 25 us. This particular combination of means (low impedance-high voltage storage line-ignitron-thyristor-krytron) allows the use of commercial flash tubes (straight or U-shaped tubes), generally intended for excitation of lasers or for mainstream photography. The energies are of the order of 1350 J per tube at 20 kV. Peak power is around 55 MW for approximately 25 us.

De toute façon l'invention sera mieux comprise apres la description qui suit d'un exemple de réalisation donne à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfere à un dessin unique annexe, qui représente un mode de réalisation de l'invention. In any case, the invention will be better understood after the following description of an exemplary embodiment given by way of explanation and in no way limiting. This description refers to a single appended drawing, which represents an embodiment of the invention.

l'installation représentée sur cette figure comprend 4 tubes flash 11, 12, 13, 14, un moyen de stockage d'énergie électrique 20 comprenant 4 lignes 21, 22, 23, 24, formées chacune par une alternance de condensateurs et d'inductances, ces lignes ayant une impédance caractéristique voisine de 2 su. Q. Chaque ligne à une extrémité qui se termine par une inductance,
Laquelle est reliée à une sortie haute tension (res pettivement S7, S2, S3 et S4). Les sorties sont reliées à la masse par des résistances rl, r2, r3, r4, ladite masse pouvant être l'enveloppe extérieure 25 du moyen de stockage 20.the installation shown in this figure comprises 4 flash tubes 11, 12, 13, 14, an electrical energy storage means 20 comprising 4 lines 21, 22, 23, 24, each formed by an alternation of capacitors and inductors , these lines having a characteristic impedance close to 2 su. Q. Each line at one end that ends with an inductor,
Which is connected to a high voltage output (respectively S7, S2, S3 and S4). The outputs are connected to ground by resistors rl, r2, r3, r4, said ground being able to be the external envelope 25 of the storage means 20.

L'installation représentée comprend encore une source de haute tension continue 30 ayant une entrée 32 reliée au secteur (110V ou 220v, 50 ou 60 Hz) et une sortie 34 délivrant une tension réglable entre
O et 20 kV. Cette source comprend classiquement un autotransformateur genre Variac, des redresseurs et des moyens de filtrage. La sortie 34 est reliée à tous les condensateurs des lignes 21 à 24.The installation shown also comprises a continuous high voltage source 30 having an input 32 connected to the mains (110V or 220v, 50 or 60 Hz) and an output 34 delivering an adjustable voltage between
O and 20 kV. This source conventionally comprises a Variac-type autotransformer, rectifiers and filtering means. The output 34 is connected to all the capacitors of lines 21 to 24.

Grâce à un tel montage, les armatures inférieures des condensateurs sont portées à une haute tension positive, mais les armatures supérieures restent à la masse grâce aux résistances tant que la décharge n'est pas déclenchée, ce qui confère à l'installation une grande sécurité de mise en oeuvre. Pour décharger cette structure il faut relier les armatures inférieures à la masse. C'est le rôle du circuit de commutation 40 qui comprend un ignitron 42 possédant une electrode de commande 43, une électrode 44 reliée à la masse et une autre électrode 45 portée à la haute tension fournie par la source 30.'L'électrode de commande 43 reçoit une impulsion de commande d'un krytron 48, lequel est commandé par un thyristor 50, à son tour commandé par un générateur d'impulsion basse tension 52. La mise en conduction de l'ignitron ferme le circuit de décharge, ce qui fait apparaitre une haute tension négative sur les sorties S1 à S4 (en l'occurrence -20 kV). Les lignes de stockage se déchargent alors à travers les 4 flashes Il à 14. Thanks to such an arrangement, the lower armatures of the capacitors are brought to a positive high voltage, but the upper armatures remain grounded by the resistors until the discharge is triggered, which gives the installation great security. of implementation. To unload this structure, it is necessary to connect the lower armatures to earth. This is the role of the switching circuit 40 which comprises an ignitron 42 having a control electrode 43, an electrode 44 connected to ground and another electrode 45 brought to the high voltage supplied by the source 30.'The electrode control 43 receives a control pulse from a krytron 48, which is controlled by a thyristor 50, in turn controlled by a low-voltage pulse generator 52. Putting the ignitron into conduction closes the discharge circuit, this which shows a negative high voltage on the outputs S1 to S4 (in this case -20 kV). The storage lines are then discharged through the 4 flashes II to 14.

Naturellement, on comprendra que l'inven- tion n'est pas limitée à l'utilisation de 4 flashes et de 4 lignes, ce nombre n'étant choisi qu'à titre d'exemple, On peut utiliser un nombre quelconque de lignes, qu'on peut d'ailleurs grouper en série ou en parallèle. Naturally, it will be understood that the invention is not limited to the use of 4 flashes and 4 lines, this number being chosen only by way of example. Any number of lines can be used, which can be grouped in series or in parallel.

Claims

CLAIM

Supply circuit for flash tube comprising an electrical energy storage means (20), a direct high voltage source (30) and a member (40) for controlling the discharge of the storage means, this circuit being characterized by the make that

The storage means (20) consists of at least one line (21-24) of characteristic impedance close to 0.5 to 2 fL and formed by alternating capacitors and inductances, and by the fact that the control member (40) comprises an ignitron (42) controlled by a krytron (48) itself controlled by a thyristor (50) triggered by a pulse generator (52).