DE2311929C3 - Blitzlichtgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Blitzlichtgerät mit einem Blitzkondensator und wenigstens zwei mit dem Blitzkondensator verbundenen in Reihe geschalteten gasgefüllten Blitzröhren, deren Zündelektroden zusammengeschaltet sind.

Aus der US-PS 3 237 003 ist ein Blitzlichtgerät bekannt, bei dem die herkömmliche Blitzröhre durch eine Reihenschaltung zweier mehr oder weniger getrennter Blitzröhren ersetzt ist. Dieser Reihenschaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Erzielung einer optimalen Lichtausbeute der Entladungslichtbogen und damit die Blitzröhre bestimmte Abmessungen aufweisen müssen, daß es andererseits aber schwierig ist, einen Reflektor zu schaffen, der angepaßt an diese Abmessungen einen optimalen Ausleuchtwinkel ergibt. Beim bekannten Blitzlichtgerät wird die erforderliche Gesamtlänge des Entladungslichtbogens daher auf zwei in Reihe geschaltete Blitzröhren aufgeteilt, wobei jeder Blitzröhre und damit jedem Teilentladungslichtbogen ein gesonderter Reflektor zugeordnet ist. Auf diese Weise wird es möglieh, eine hohe Lichtausbeute mit einem guten Ausleuchtwinkel zu kombinieren.

Bei der bekannten Blitzröhre fließt die im Blitzkondensator angesammelte Ladung, nachdem die Blitzröhre einmal gezündet hat, innerhalb sehr kurzer Zeit über diese ab, so daß ein maximaler Strom von mehreren hundert Ampere erreicht wird und bei außerordentlich kurzer Lichtemissionszeit die Lichtemissionsspitze fast unmittelbar nach dem Triggervorgang auftritt. Dieser hohe Stromstoß und die damit verbundene kurze Entladungszeit bedingen einen schlechten Wirkungsgrad für die Umwandlung der im Blitzkondensator gespeicherten Energie in Lichtemission, da der größte Teil des Stroms in Wärme umgewandelt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad eines Blitzgeräts dadurch zu erhöhen, daß ein größerer Teil der dem Blitzkondensator entnommenen Energie als bisher in Licht umgewandelt wird, und zugleich die Dauer der Blitzentladung zu verlängern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die durch die Reihenschaltung wenigstens zweiter Blitzröhren im Vergleich zu bekannten Blitzröhren erhöhte Gesamtimpedanz führt zu einem geringeren Entladungsstrom, der mit einem höheren Wirkungsgrad und einer verlängerten Blitzentladungszeit verbunden ist. Um sicher zu stellen, daß trotz der Reihenschaltung zweier oder mehrerer Blitzröhren unmittelbar mit dem Auftreten eines Zündimpulses alle Blitzröhren gezündet werden, ist vorgesehen, daß wenigstens eine der Blitzröhren mit einer zusätzlichen Hilfselektrode versehen ist. die bei Anschluß an eine entsprechende Spannung dafür sorgt, daß das Gas dieser Röhre bereits \or Auftreten des Zündimpulses /n einem gewissen Grad ionisiert ist. Mit dem Auftreten des Zündimpulses wird diese Blitzröhre in einen Entladungszustand gebracht, so daß auch die weitere nicht mehr mit einer Hilfselektrode versehene Blitzrönre gleichzeitig mit dem Zündimpuls gezündet werden kann. Ohne die erfindungsgemäße Hilfselektrode würde nach dem Anlegen des Zündimpulses an die Zündelektrode eine bestimmte Zeit vergehen, bin beide in Reihe geschaltete Blitzröhren im Entladungszustand sind und diese Entladung stattfinden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen nähei erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Schaltung eines bekannten Blitzlichtgeräts,

F i g. 2 Kurven des die Lichtemission hervorrufenden Emissionsstroms und des Emissionsmengenverlyufs von Blitzröhren in der Schaltung nach Fig. 1 sowie in einer Schaltung des erfindungsgemäßen Blitzlichtgeräts,

Fig. 3 und 4 Schaltungen des erfindungsgemäßer Blitzlichtgeräts.

Fig. 5 bis 7 den Aufbau von Blitzröhren, wie sie in den Schaltungen der Fig. 3 und 4 verwendet werder können und

F i g. 8 die Schaltung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Blitzlichtgeräts.

Fig. 1 zeigt die Schaltung eines bekannten Blitzlichtgeräts. Diese Schaltung enthält im einzelnen einen Schaltungsteil 1 zum Erzeugen einer erhöhter Spannung, einen Haupt- oder Blitzkondensator 2 strombegrenzende Widerstände 3 und 4 für einer Kommutierungskondensator S, eine als Blitzröhre dienende Xenonröhre 6, eine um die Xenonröhr« herum angebrachte Zündelektrode 7, einen Gatean Schluß 8 eines Thyristors 9 und einen Gatean Schluß 10 eines Thyristors 11. Wenn bei der Schaltunj nach Fig. 1 nach der Aufladung des Blitzkondensa tors 2 eine Zündspannung an die Zündelektrode " und den Gateanschluß 8 angelegt wird, beispielsweis< synchron mit dem öffnen und Schließen eines Käme raverschlusses, dann kommt es zu einer Entladunj über die Xenonröhre 6, wobei durch die letztere un< durch den Thyristor 9 ein im folgenden als Emissions

strom bezeichneter Strom fließt. Wenn das auf ein Objekt gerichtete und dieses beleuchtende Licht der X. nonröhre einen vorgegebenen Wert erreicht hat, was man durch eine Steuerschaltung feststellen kann, dann kann von dieser Steuerschaltung eine Gatespannung an den Gateanschluß 10 des Thyristors 11 angelegt werden. Die Steuerschaltung kann beispielsweise in Integrationsschaltung sein und ein Element aufweisen, welches beleuchtendes Licht der zur Beleuchtung des Objekts dienenden Xenonröhre 6 empfängt. Aufgrund der Gatespannung von der Steuerschaltung wird der Thyristor 11 leitend, so daß die positive Ladung des Kommutierungskondensaiors 5 über den Thyristor 11 an die Kathode des Thyristors 9 gelangt und diesen in den Sperrzustand bringt. Daraufhin wird der Emissionsstrom durch die Xenonröhre 6 unterbrochen und die Lichtemission der Xenonröhre beendet. Während der Emissionszeit der Xenonröhre 6 fließen einige 100 Ampere Emissionsstrom durch den Thyristor 9 der gezeigten Schaltung, so daß es erforderlich ist, ein Element mit hoher Strombelastbarkeit und Hochspannungsfestigkeit zu verwenden. Das bedeutet, daß sich der Wert des Emissionsstroms der vom Kondensator 2 in die Xenonröhre fließt, daraus ergibt, daß man die Ladespannung des Blitzkondensators 2 durch die Impedanz des Thyristors 9 im Durchlaßzustand teilt, so daß der Stromstoß im Thyristor 9 entsprechend dem vorerwähnten Emissionsstrom von einigen 100 Ampere ebenfalls einige 100 Ampere erreicht. Um die Emission der Xenonröhre in der Nähe des m.i \imalen Stromwerts zu stoppen, ist es ei forderlich, daß der Kommutierungskondensator 5 eine so große Kapazität besitzt, daß die in ihm gespeicherte Energie ausreicht, den Thyristor 9 in den Sperrzustand zu bringen. Bei der bekannten Schaltung müssen daher ein Thyristor 9 und eine Kommutierungsschaltung für ihn vorgesehen sein, die eine zusätzliche große Strombelastbarkeit und eine Hochspannungsfestigkeit besitzen müssen, was die Kosten für das Gerät erhöht.

Nachteilig ist bei der bekannten Schaltung von Fig. 1, daß die Xenonröhre zur Zeit des Zündens augenblicklich zur Emission gebracht wird, wie dies durch die Kurve A in F i g. 2 veranschaulicht ist. Es ist daher sehr schwierig, in der Mitte des Emissionsverlaufs die Zeit zum Stoppen der Emission der Xenonröhre festzulegen, so daß eine genaue Steuerung der Emissionsmenge schwer zu bewältigen ist.

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform für eine Schaltung des erfindungsgemäßen Blitzlichtgeräts. Darin ist 11 eine Batterie mit niedriger Spannung, an die über einen Hauptschalter S₀ ein an sich bekannter spannungserhöhender Gleichspannungswandler 12 angeschlossen werden kann. Mit dem die erhöhte Spannung liefernden Ausgang des Gleichspannungswandlers 12 ist der Blitzkondensator C₀ verbunden. Als Blitzröhren weist die Schaltung Xenonröhren 13 und 14, mit je einer Anode 13/4 bzw. 14/4, einer Kathode 13K bzw. 14K, einer Zündelektrode 13Γ bzw. 14Γ sowie mit einer Hilfsanode 14S der Xenonröhre 14 auf. R1 und R2 sind Widerstände, die mit einem Kondensator Cl in Reihe geschaltet sind. Der Kondensator Cl ist mit der Hilfsanode 145 der Xenonröhre 14 verbunden. Die Zündelektroden 137 und 147" der Xenonröhren 13 und 14 sind mit einer Sekundärwicklung eines Zündtransformators T verbunden, während mit der Primärwicklung des Zündtransformator ein Hilfskondensator CT für die Zündung und ein Zündknntakt .S'7 verbunden sind. Der Hilfskondensator (T wird über einen Widerstand Λ3 aufgeladen.

Die anhand von Fig. 3 beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt:

Wenn der Hauptschalter .V₀ geschlossen wird, erzeugt der Gleichspannungswandler 12 aus der niedrigen Spannung der Batterie 11 eine erhöhte Spannung, auf die der Blitzkondensator C₀ aufgeladen wird.

ίο Gleichzeitig erfolgt über die Widerstände Rl und R2 eine Aufladung des Kondensators Cl. Da die Kapazität des Blitzkondensators C₀ größer als die Kapazitäten der Kondensatoren CT und Cl ist, werden die letzteren sehr viel schneller aufgeladen. Wenn der Kondensator Cl geladen ist, liegt die Ausgangsspannung des Gleichspunnungswandlers 12 an der Hilfsanode 14V der Xenonröhre 14 an, so daß das dicht eingeschlossene Gas zwischen der Anode 14v4 und der Kathode 14/C der Xenonröhre ionisiert wird und infolgedessen einen außerordentlich niedrigen Scheinwiderstand besitzt. Nachdem der BJitzkondensatori'o aufgeladen und der Zündkontakt ST synchron mit dem Verschluß einer Kamera geschlossen wurde, fließt ein Kurzschlußstrom vom Kondensator (T durch die Primärwicklung des Zündtransformator' /', in dessen Sekundärwicklung eine Zündspannung induziert wird. Diese Spannung liegt an den Zündelektroden 137 und 14Γ der Xenonröhren 13 und 14 an, si) daß diese gezündet und zur Lichtemission angeregt werden. Da sich die Xenonröhre 14 bereits im Emissions-Bereitschaftszusiand befindet, kann ein Emissionsstrom der Xenonröhre 13 durch die Xenonröhre 14 Hießen, so daß die Xenonröhre 13 nicht emittiert. Da die Zündspannung gleichzeitig an der Xenonröhre 14 anliegt, wird auch diese gezündet und emittiert Licht. Tatsächlich emittieren die Xenonröhren 13 und 14 fast gleichzeitig. Der maximale Emissionsstrom, der zur Zeit der Emission beide Xenonröhren durchfließt, ist gegenüber dem üblichen auf die Hälfte herabgesetzt, weil die Gesamtimpedanz der Xenonröhren verglichen mit einer einzigen Blitzröhre auf das Doppelte erhöht ist. In Fig. 2 kennzeichnet die Kurve b den zeitlichen Verlauf des Emissionsstroms in den Xenonröhren 13 und 14. Infolge des geringeren Emissionstroms durch die Xenonröhren 13 und 14 wird auch der Blitzkondensator C₀ mit einem geringeren Strom entladen, so daß die Emissionsdauer der Xenonröhren 13 und 14 verlängert wird, wie dies in Fig. 2 durch die Kurve B veranschaulicht ist. Durch die Erniedrigung des Emissionsstroms wird außerdem der Emissionswirkungsgrad verbessert, d. h. der Anteil der durch die Xenonröhren in Strahlung umgewandelten elektrischen Energie nimmt gegenüber herkömmlichen Schaltungen zu.

F i g. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen B'itzlichtgeräts, die sich von Fig. 3 dadurch unterscheidet, daß Xenonröhren 23 und 24, die den Röhren 13 und 14 der Fig. 3 entsprechen, eine weitere Xenonröhre 25 in Reihe geschaltet ist. In Fig. 4 sind im übrigen der Schaltung von F i g. 3 entsprechende Schaltungselemente mit den gleichen Bezugszahien bezeichnet. Bei der Schaltung von Fig. 4 ist ein zusätzlicher Ladekreis vorgesehen, der den Kondensator C2 und den Widerstand R4 umfaßt und an die erhöhte Spannung des Gleichspannungswandlers angeschlossen ist. Wenn der Kondensator C2, der eine kieine Kapazität besitzt, vollständig aufgeladen ist. liegt die erhöhte

Spannung des Glcichspanniingswandlers zwischen der Anode und der Kathode der Xenonröhre 23 an, so daß diese Röhre in einen Zustand gebracht wird, der für die Zündung geeignet ist. Weiterhin dient ein Ladekreis, der den Widerstand RS und den Kondensator C'3 umfaßt, dazu, die Xenonröhrc 25 wieder in einen Zustand zu versetzen, in dem eine Zündung erfolgen kann, wie dies in bezug auf die Xenonröhre 24 mittels des Kondensators Cl und des Widerstands Rl geschieht. Die Kondensatoren Cl und C3 besitzen kleine Kapazitäten.

Die vorstehend anhand von F i g. 4 beschriebene Schaltung arbeitet folgendermaßen:

Wenn der Zündkontakt ST geschlossen wird, nachdem der Blitzkondensator C₀ geladen worden ist und sich die Xenonröhren 23, 24 und 25 in einem für die Lichtemittierung bereiten Zustand befinden, wird jede Xenonröhre dadurch gezündet, daß die Zündspannung an alle Zündclektroden angelegt wird. Wenn die Xenonröhren 23, 24 und 25 im wesentlichen die gleichen Eigenschaften besitzen und die Gesamt- oder Summenimpedanz der Xenonröhrc für den Blitzkondensator C₀ den dreifachen Wert einer üblichen einzigen Blitzröhre hat, kommt es zu einer Verlängerung der Zeit, während der die Lichtemission aufrecht erhalten wird, wie dies auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 der Fall war.

Die Fig. 5 bis 7 veranschaulichen den Aufbau von Blitz- oder Entladungsröhren, die in den vorerwähnten Blitzlichtgeräten Anwendung finden können. In den Fig. 5 und 6 ist eine Anordnung gezeigt, bei denen die Xenonröhren 13 bzw. 23 und 14 bzw. 24 integriert ausgebildet sind. In den F i g. 5 und 6 stellen 111 bzw. 211 Grundkörper und Grundgehäuse dar, während 112 bzw. 212 Zündelektroden sind. Die Anordnungen enthalten außerdem zugeschmolzenc mit Xenon gefüllte Vakuumteile, die bei 113, 114 bzw. 213 und 214 gezeigt sind und sich innerhalb der Grundgehäuse 111 bzw. 211 befinden. Innerhalb der jeweiligen Vakuumteile sind eine Anode 113i4,114/4 bzw. 213/1, 214/4, eine Kathode 113AT, 114K bzw. 213K, 214A' sowie (erforderlichenfalls) eine Hilfsanode 114S bzw. 214S ausgebildet. In Fig. 5 sind die Blitzröhren integriert in Reihe angeordnet, während die beiden Blitzröhren in Fig. 6 integriert parallel angeordnet sind.

F i g. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Xenonröhren 313. 314 und 315 in integrierter Form in Reihe auf einem Grundkörper bzw. einem Grundgehäuse 311 angebracht sind and eine gemeinsame Zündelektrode 312 aufweisen. Diese Ausffihrungsform ist beispielsweise für die Schaltung nach F i g. 4 geeignet.

F i g. 8 zeigt ein anderes Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung. In dieser Fig. stellt 401 den an sich bekannten Spannungserhöhenden Schaltungsteil etwa in Form eines Gleichspannungswandlers dar. 402 ist der Blitzkondensator, der mit dem Ausgang des spannungserhöhenden Schaltungsteils 401 verbunden ist. 403 und 404 sind Widerstände zur Begrenzung des Ladestroms eines Kommutierungskondensators 405. 406 ist ein Thyristor, der mit dem Kommutierungskondensator 405 verbunden ist. 407 bezeichnet den Gateanschluß des Thyristors 406.408 ist eine Xenonröhre als Blitzröhre, die eine Anode 40&4, eine Kathode 408K und eine Zündelektrode 408Γ aufweist. Eine weitere Xenonröhre ist mit 409 bezeichnet, sie besitzt eine Anode 409.4, die mit der Kathode 408A' der Xenonröhre 408 verbunden ist, und ferner eine Kathode 409K eine Zündelektrode 409Γ sowie eine Hilfsanode 409Λ. Mit den Zündclektroden 4087 und 4097 ist ein Anschluß 410 zum Anlegen einer Zünd-

spannung verbunden. Ein Thyristoren dient dazu, den Emissionsstrom zu unterbrechen. Der Thyristor besitzt einen Gateanschluß 412. Ein Kondensator 413 und ein Widerstand 414 sowie ein Kondensator 416 und ein Widerstand 415 bilden jeweils einen

jo Ladckrcis. Die Kondensatoren 413 und 416 besitzen eine kleine Kapazität, so daß sie von der Ausgangsspannung des spannungserhöhcndcn Spannungstcils 401 sehr schnell aufgeladen werden; die Ladungskreise dienen dazu, die Xenonröhren 408 und

»5 409 in einem die Zündung ermöglichenden Zustand zu halten. Wenn die Xenonröhren 408 und 409 durch Anlegen der Zündspannung an die Zündelektrodcn zur Emission gebracht werden, hat die impedanz der in Reihe geschalteten Xenonröhren etwa den doppel-

ao ten Wert von dem, der sich ergeben würde, wenn die Xenonröhren 408 und 409 einzeln angeschaltet wären. Daher wird der in dem Thyristor 411 fließende Emissionsstrom gegenüber dem im Thyristor 9 von Fig. 1 fließenden Emissionsstrom auf die Hälfte

*5 herabgesetzt, so daß ein Thyristor relativ geringer Strombelastbarkeit verwendet werden kann.

Wenn bei dem vorerwähnten Schaltungsaufbau die jeweiligen Kondensatoren 402, 405, 413 und 416 aufgeladen wenden sind und die Zündspannung in ei-

ner nicht dargestellten Steuerschaltung synchron mil dem Öffnungsvorgang des Verschlusses (z. B. einei Kamera) an den Anschluß 410 angelegt wird, dann strahlen die Xenonröhren 408 und 409 Licht ab. Die Kurve b in F i g. 2 gibt den ungefähren Verlauf de«

Emissionsstroms zu dieser Zeit wieder, und man erkennt, daß die Größe des Spitzenstroms verminderi ist, während die Zeit der Entladung des Blitzkondensalors 402 durch die Xenonröhren 408 und 409 verlängert ist. In Übereinstimmung mit den weiter ober

beschriebenen Ausführungsbeispielen hat dies einer Emissionsverlauf entsprechend der Kurve B ir F i g. 2 zur Folge, bei dem die Emission länger auf recht erhalten wird. Gleichzeitig ist der Emissions strom der Xenonröhren 408 und 409 so niedrig, dal

der Emissionswirkungsgrad, d. Si. die Umwandlung der elektrischen Energie in Strahlungsenergie mittel: der Xenonröhren ansteigt, so daß die gesamte Emis sion zunimmt.

Wenn dann mittels einer nicht dargestellten Steuer

schaltung ein Signal zum Stoppen der Emission an dei Gateanschluß angelegt und der Thyristor 406 leiten« gemacht wird, wird die positive Ladung des Konden sators 405 an den Thyristor 411 angelegt und dieser ii den Sperrzustand versetzt.

Dadurch, daß bei dem beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel die Blitzröhren in Reihe geschaltet ai dem Blitzkondensator als Emissionsstromquelle lie gen, wird der Emissionsstrom herabgesetzt und di Emissionswirkung sowie die Lebensdauer der Blitz

röhren vergrößert. Außerdem wird die Zeit, wahrem der die Emission aufrecht erhalten bleibt, verlängert so daß es einfacher ist, die Zeit zum Stoppen des Emis sionsvorgangs zu bestimmen. Darüberhinaus könnei schaltende Elemente wie Thyristoren mit kleine

Strombelastbarkeit verwendet werden, so daß and eine Steuerschaltung geringer Kapazität, wie bei spielsweise eine Kommutierungsschaltung, verwende werden kann. Obwohl im vorbeschriebenen Ausfüh

rungsbeispiel Thyristoren zum Schalten des Emissionsstroms verwendet werden, können selbstverständlich an ihre Stelle auch ähnliche oder andere Elemente in Form von schaltenden Halblciterelementen beispielsweise Leistungstransistoren Anwendung finden.

Gemäß der Erfindung sind die Blitzröhren in Reihe zur Emissionsstromquelle geschaltet, um eine Entladung und Emission mit einem relativ kleinen Strom

und eine Erhöhung der Zeit zu erzielen, wähl die Emission aufrecht erhalten wird. Dadurch Synchronisierung der Emission einfacher als kömmlichen Blitzlichtgeräten, die nur eine ; deutliche kurze Emissionszeit aufweisen. Ai sind die Blitzröhren so ausgelegt, daß sie m kleinen Strom betrieben werden können, so ben einer Zunahme der Emissionsmenge ai Erhöhung der Lebensdauer erzielt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. 23 Π

   Patentansprüche:

   I Blitzlichtgerät mit einem Blitzkondensator und wenigstens zwei mit dem Blitzkondensator verhundenen in Reihe geschalteten gasgefüllten Blitzröhren, deren Zündelektroden zusammengeschallet sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der zwei oder mehr Blitzröhren (13, 14; 23, 24, 25; 113, 114; 213, 214; 313, 313, 314, 315; 408, 409), die zur Erhöhung der Gesamtblitzröhrenimpedanz in Reihe geschaltet sind, an ihrer Anodenseite eine Hilfselektrode (14S, 114S, 214S, 409S) aufweist, die zur Erzeugung einer Vorionisation des in dieser Blitzröhre «ingeschlossenen Gases auf einem bestimmten Spannungspotential liegt.
2. 2. Blitzlichtgerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein relativ kleines Leistungsschalterelement (411) in Reihe mit den Blitzröhren geschaltet ist, und daß eine Entladungsschaltung durch Sperren dieses Elements geöffnet wird, um die Lichtemission zu stoppen.
3. 3. Blitzlichtgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blitzröhren(113. 114;213,214;313, 314 und 315)zu einem einzigen Rohr zusammengefaßt sind.