DE2703204A1

DE2703204A1 - Schaltungsanordnung zum zuenden einer gasentladungsblitzlichtlampe

Info

Publication number: DE2703204A1
Application number: DE19772703204
Authority: DE
Inventors: Pieter Jan Bolhuis
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1976-02-10
Filing date: 1977-01-27
Publication date: 1977-08-11
Also published as: NL7601312A; US4082985A; GB1530092A; CA1090409A; JPS5298371A

Description

"Schaltungsanordnung zum Zünden einer Gasentladungsblitzlichtlampe"

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Zünden einer Gasentladungsblitzlichtlampe, die mit zwei Innenhauptelektroden und mit einer Aussenstartelektrode ausgerüstet ist, wobei die Anordnung mit zwei Eingangskiemmen zum Anschliessen an ein mechanisch bedienbares piezoelektrisches Element versehen ist, das bei mechanischer Betätigung in seinem elektrisch unbelasteten Zustand im wesentlichen einen Anfangsinipuls mit nicht wechselnder Polarität liefert und wobei zum Zünden der Lampe eine vom

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piezoelektrischen Element erzeugte Spannung zwischen die Startelektrode und eine erste Hauptelektrode der Lampe angelegt wird, und die Hauptelektroden an eine elektrische Speisequelle angeschlossen sind.
_ Eine derartige Anordnung wird beispielsweise in

Verbindung mit einer Photokamera zum Anfertigen photographischer Blitzlichtaufnahmen verwendet. Das piezoelektrische Element kann sich dabei in der Photokamera befinden oder ein Teil eines auf der Kamera zu befestigenden Adaptors sein. Eine bekannte Anordnung der angedeuteten Art ist in der DAS 21 5k 300 beschrieben. Ein Nachteil dieser bekannten Anordnung ist, dass der mit dem piezoelektrischen Element erzeugte Spannungsimpuls zum Zünden der Entladungsblitzlichtlampe manchmal nicht ausreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anordnung eingangs erwähnter Art zu einer zuverlässigen Lampenzündung zu kommen.

Eine erfindungsgemässe Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsklemmen durch eine Serienschaltung aus einem Gleichrichter und einer Parallelverbindung einer induktiven und einer kapazitiven Impedanz verbunden sind, wobei die erwähnte Parallelverbindung einen unterkritisch gedämpften Kreis bildet, und eine Verbindung von der Startelektrode zur ersten Hauptelektrode

der Lampe die induktive Impedanz enthält jedoch frei vom

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Gleichrichter ist, und die Durchlassrichtung des Gleichrichters derart gewählt ist, dass er einen an den Eingangski enimen auftretenden Impuls mit gleicher Polarität wie die des Anfangsimpulses des piezoelektrischen Elements durchlässt.

Unter einem unterkritisch gedämpften Kreis sei hier ein Kreis verstanden, der nach dem Anschliessen an eine Gleichspannungsquelle einen Strom aufweist, der nach dem Nulldurchgang die Richtung wechselt.

Ein Vorteil einer erfindungsgemässen Anordnung ist, dass jetzt die Gasentladungsblitzlichtlampe auf zuverlässige Weise gezündet werden kann. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die vom piezoelektrischen Element gelieferte elektrische Spannung auf eine vorteilhaftere Weise an die Startelektrode der Lampe in Form von Spannungsimpulsen wechselnder Polarität gelangt.

Zur Erläuterung diene folgendes: In der bekannten Anordnung, bei der sowohl die Startelektrode als auch eine Hauptelektrode der Lampe direkt, d.h. über keine weiteren Schaltungselemente enthaltende Verbindungen mit den Ausgangsklemmen eines piezoelektrischen Elements verbunden sind, besteht das Zündsignal zwischen der Startelektrode und der Hauptelektrode der Lampe bei mechanischer Betätigung des piezoelektrischen Elements im wesentlichen aus einem einzigen Spannungsimpuls. Diesem Impuls können einige

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weitere Spannungsimpulse folgen, jedoch ist ihre Amplitude in der Regel vernachlässigbar klein in bezug auf die des ersten Spannungsimpulses. Zündet die Lampe denn auch nicht beim ersten Impuls, so tritt bei diesem Zündsignal keine weitere Lampenzündung auf. Bei einer photographischen Anordnung ergibt dies eine unterbelichtete photographische Aufnahme.

Es hat sich gezeigt, dass eine Gasentladungsblitzlichtlampe ein besseres Zündverhalten aufweist, wenn im wesentlichen nicht ein einziger Spannungsimpuls, selbstverständlich einer einzigen Polarität, sondern eine Folge von Spannungsimpulsen wechselnder Polarität zwischen die Startelektrode und eine Hauptelektrode der Lampe angelegt wird. Ein Vergleich bei dem die vom piezoelektrischen Element abgegebene Energiemenge in beiden Fällen gleich ist, stellt ein derartiges besseres Zündverhalten deutlich heraus.

Es sei noch bemerkt, dass bei einer erfindungs— gemässen Anordnung die Benutzung eines mechanisch bedienbaren piezoelektrischen Elements vom vorgenannten Typ, das bei mechanischer Betätigung in seinem elektrisch unbelasteten Zustand im wesentlichen einen einzigen Anfangsimpuls mit nicht wechselnder Polarität liefert, Vorteile bietet, die in nur beschränkten mechanischen Stössen im Halter des piezoelektrischen Elements bei der mechanischen

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Betätigung bestehen. Der Halter ist in der Regel eine Photokamera. Zu grosse mechanische Stösse bei der photographischen Aufnahme könnten nämlich zur Bewegungsunschärfe auf dem Photo führen.

Das zur Lösung anstehende Problem war daher, dass das erwähnte piezoelektrische Element einen unipolaren Spannungsimpuls liefert und dass für eine zuverlässige Zündung der Gasentladungsblitzlichtlampe eine Spannungsimpulsfolge wechselnder Polarität erforderlich ist.

Nun könnte man sich hinsichtlich des kapazitiven Charakters piezoelektrischer Elemente denken, dass eine einfache Lösung für dieses Problem möglich wäre, wenn lediglich eine induktive Impedanz in eine elektrische Verbindung von der Startelektrode zur ersten Hauptelektrode der Lampe eingeführt würde. Zwar führt dies zu einer Zündspannungsimpulsfolge mit wechselnder Polarität, Jedoch wird die elektrische Schwingung in der Schaltung des Piezoelements und der Induktivität, die diese Zündspannungsimpulse erzeugt, durch dieses Piezoelement so kräftig ge- dämpft, dass die Amplitude dieser Spannungsimpulse für das gesetzte Ziel zu niedrig ist.

Die Erfindung basiert darauf, die elektrische Schwingung auf einen Schaltungsteil zu beschränken, zu dem das piezoelektrische Element nicht gehört. Dieses Ausschliessen des piezoelektrischen Elements erfolgt in einer erfindungsgemässen Anordnung durch die blockierende

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Wirkung des Gleichrichters. Dagegen stösst der vom Piezoelement herrührende und vom Gleichrichter durchgelassene Impuls den unterkritisch gedämpften Kreis an, wodurch die gewünschten Spannungsimpulse mit wechselnder Polarität zwischen der Startelektrode und der Hauptelektrode der Lampe erzeugt werden.

Die kapazitive Impedanz kann durch einen gesonderten (ersten) Kondensator gebildet werden. Es ist auch möglich, dass die kapazitive Impedanz als Kapazität zwischen diesen Leiterteilen verwirklicht ist, die sich zwischen dem Gleichrichter und den Larapenelektroden befinden. Es können u.a. auch leitende Wicklungsteile einer elektrischen Spule sein, deren Selbstinduktivität die induktive Impedanz der unterkritisch gedämpften Schwingung bildet. Diese Art von Kapazitäten, die in anderen Schaltungen auch Streukapazitäten genannt werden, könnten hier besser Hilfskapazitäten heissen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer

erfindungsgemässen Anordnung ist weiter ein Hilfskondensator vorgesehen, der eine Ueberbrückung der Serienschaltung aus dem Gleichrichter und der Parallelverbindung der induktiven und der kapazitiven Impedanz bildet.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist, dass die Form des vom Gleichrichter durchzulassenden Impulses dadurch noch einigermassen angepasst werden kann, wodurch die Amplitude der Schwingung im unterkritisch

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gedämpften Kreis - und damit das ZUndsignal zwischen der Startelektrode und der ersten Hauptelektrode der Lampe — optimalisiert werden kann.

Der Gleichrichter kann sich beispielsweise in einer direkten, keine anderen Kreiselemente enthaltenden Verbindung von der ersten Hauptelektrode der Lampe zu einer Eingangsklemme der Anordnung befinden.

Bei einer folgenden bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Anordnung befindet sich der Gleichrichter in einem keine weiteren Kreiselemente enthaltenden Leiter, der von einer der Eingangsklemmen zur Startelektrode läuft, und ist eine Verbindung von der anderen Eingangsklemme zur ersten Hauptelektrode frei von weiteren Kreiselementen.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist, dass die erste Hauptelektrode der Lampe und ein Ausgang des piezoelektrischen Elements an die Masse der Anordnung angeschlossen werden können, so dass sich unerwünschte Spannungen damit vermeiden lassen.

Vorzugsweise liegt der Wert der induktiven Impedanz zwischen 10 und 100 mH und der der Kapazitiven Impedanz zwischen 5 und 20 pF.

Ein Vorteil davon besteht darin, dass mit diesen verhältnismässig kleinen Schaltelementen ein äusserst zufriedenstellendes Zündsignal erhalten werden kann.

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Eine weitere Verbesserung ist bei Anwendung eines Hilfskondensators mit einer Kapazität von ^O bis 100 pF möglich.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Schaltungsanordnung sowie ein piezoelektrisches Element, an das die Anordnung angeschlossen ist,

Fig. 2 eine graphische Darstellung, in der die Spannung e als Funktion der Zeit t aufgetragen ist, welche Spannung das piezoelektrische Element nach Fig. 1 erzeugt, wenn es mechanisch betätigt wird, jedoch elektrisch nicht belastet ist,

Fig. 3 ebenfalls eine graphische Spannungs-Zeitdarstellung, in der die Spannung e als Funktion der Zeit t zwischen einer Startelektrode und einer Hauptelektrode einer Lampe in der Anordnung nach Fig. 1 bei Betätigung des piezoelektrischen Elements aufgetragen ist.

In Fig. 1 ist 1 ein piezoelektrisches Element mit einem Piezokristall 2, der in einem Gehäuse 3 eingeschlossen ist. k st'ellt ein Widerlager dar. Die dem Widerlager k zugewandte Seite des Piezokristalls 2 ist an eine Eingangsklemme 5 der erfindungsgemässen Anordnung angeschlossen. Diese Klemme 5 ist mit der Masse M der Anordnung verbunden. Die andere Seite des Piezokristalls 2

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ist mit einer Eingangsklemme 6 verbunden. 7 stellt einen Hammer eines Betätigungsorgans des piezoelektrischen
Elements 1 dar. Dieser Hammer ist um eine Achse 8 drehbar. Mit 9 ist eine Zugfeder bezeichnet. Es sind zwei Stellungen des Hammers 7 dargestellt. So ist der vorgespannte Zustand des Hammers gestrichelt eingezeichnet. Weiter ist mit
ausgezogenen Linien die Stellung angegeben, bei der der
Hammer 7 am Widerlager k ruht.

Die Eingangsklemme 6 ist mit der Eingangsklemme durch einen Hilfskondensator 10 verbunden. Die Eingangsklemme 6 ist gleichfalls über eine Serienschaltung aus
einem Gleichrichter 11 und einer Parallelschaltung einer induktiven Impedanz 12 und einer kapazitiven Impedanz 13 mit der Eingangsklemme 5 verbunden. Das dem Gleichrichter zugewandte Ende der induktiven Impedanz 12 ist mit einer Aussenstartelektrode 14 einer Gasentladungsblitzlichtlampe 15 verbunden, die mit Xenongas gefUllt ist. Sie
besitzt weiter zwei Innenhauptelektroden 16 bzw. 17· Die Hauptelektrode 16 ist an eine Elektrode eines Kondensators und die andere· Hauptelektrode 17 an die andere Elektrode dieses Kondensators 18 angeschlossen. Diese Kondensator— elektroden sind weiter an einen zweiten Klemmensatz 19 bzw. 20 angeschlossen.

Der Teil der in Fig. 1 dargestellten Anordnung mit dem Piezoelement 1 und seinem mechanischen Betätigungsorgan

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sowie den Zuleitungen befindet sich beispielsweise in einer Photokamera. Derjenige Teil der Anordnung nach Fig. 1, der die Bezugsziffern 5 und 6 sowie die Ziffern 10 und höher aufweist, ist ein Teil einer elektronischen Blitzlichtanordnung. Zum Zünden der Blitzlichtlampe 15 sind, wie auch in Fig. 1 angegeben, die Eingangsklemmen 5 und 6 an das piezoelektrische Element 1 Angeschlossen.

Die Anordnung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:

Zunächst wird über eine nicht näher dargestellte Hilfsanordnung über die Klemmen 19 und 20 der Kondensator 18 mit einer Polarität, wie in Fig. 1 mit Plus/Minus angegeben, aufgeladen. Anschliessend wird der Hammer 7 der mechanischen Bedienung des Piezoelements 1, der ursprünglich die gestrichelt dargestellte Lage einnahm, durch eine nicht dargestellte Freigabeanordnung losgelassen, wodurch er unter Wirkung der Zugfeder 9 gegen das Widerlager 4 schlägt. Das Loslassen des Hammers 7 geschieht in der Photokamera beim Auslösen einer Photoaufnahme. Hierbei wird nämlich sowohl der Verschluss der Kamera geöffnet als auch der Hammer freigegeben. Der Schlag, den der Hammer 7 gegen das Widerlager h vollführt, wird an den Piezokristall 2 weitergeleitet, der dadurch etwas eingedrückt wird. Der dadurch erzeugte elektrische Impuls würde, wenn an die Eingangsklemmen 5 und 6 keine weitere Belastung angeschlossen wäre, einen Spannungsverlauf gemäss Fig. 2

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aufweisen, d.h. hier würde im wesentlichen von einem einzigen Anfangsimpuls mit einer nicht wesentlichen Polarität die Rede sein. Dass diesem Impuls nur einige vernachlässigbar kleine Schwingungen, jedoch nicht etwa gleiche Impulse in der umgekehrten Richtung folgen, ist •ine Folge davon, dass der Piezokristall 2 in seinem Gehäuse 3 eingeschlossen ist. Dadurch werden unerwünschte mechanische Stösse bei der weiteren photographischen Aufnahme unterdrückt.

Beim Anfertigen einer Blitzlichtaufnahme ist nun an die Eingangsklemmen 5 und 6 eine Belastung entsprechend der' Schaltung nach Fig. 1 angeschlossen. Der Impuls des piezoelektrischen Elements 1 wird daher zunächst einerseits den Kondensator 10 aufladen und zum anderen einen Strom durch den Gleichrichter 11 zum Kreis 12, 13 senden. Der Stromimpuls durch den Gleichrichter 11 stösst den unterkritisch gedämpften Schwingungskreis 12, 13 an, der dadurch eine Schwingung aufweist, die zwischen der Startelektrode 14 und der ersten Hauptelektrode 17 der Lampe 15 ein Zündspannungssignal ergibt, das in Fig. 3 näher angegeben ist. Dieses Zündsignal besteht aus Impulsen mit wechselnder Polarität. Die Entladungslampe zündet darauf sehr zuverlässig. Wenn die Lampe 15 gezündet hat, fliesst über den Kondensator 18 Strom durch diese Lampe, wodurch ein Lichtblitz erzeugt wird.

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Empirisch ist nachgewiesen worden, dass bei einer nicht erfindungsgemässen Anordnung, bei der der Gleichrichter 11 durch eine Weiterverbindung ersetzt war und die Schaltungselemente 10, 12 und 13 nicht vorhanden waren, die Lampe 15 nicht immer zündete. Die Ursache davon war, dass zwischen den Elektroden Ik und 17 im wesentlichen ungefähr der Impuls nach Fig. 2, d.h. ein unipolarer Spannungsimpuls, auftrat. Die Einführung allein einer elektrischen Spule in die zuletztgenannte Anordnung zwischen Start- und Hauptelektrode lieferte zwar ein Zündsignal wechselnder Polarität, jedoch war die Amplitude dieses Signals kleiner als 6o$ der Amplitude des Signals in Fig. 3«

Bei einer erfindungsgemässen Anordnung wird bei Verwendung eines gleichen Piezokristalls mit gleichem mechanischen Betätigungsorgan eine - zuverlässigere Zündung der Lampe erhalten.

Es ist weiter denkbar, dass man bei Anwendung der Erfindung Entladungsblitzlichtlampen verwenden könnte, die eine höhere erforderliche Zündspannung besitzen, beispielsweise mit dem Vorteil, dass diese Lampen mehr Licht abgeben und/oder eine längere Lebensdauer haben. Ausserdem wäre es denkbar, dass bei einer erfindungsgemässen Anordnung die Spannung, auf die der Kondensator 18 zunächst aufgeladen werden muss, kleiner sein kann als bei der bekannten Anordnung.

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In einem praktischen Ausführungsbeispiel hat der Piezokristall 2 eine Länge von 8 nun und eine Breite von 2^- mm. Der Schlag, der darauf vom Hammer ausgeübt wird,

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entspricht etwa 2.10 Joule. Der Kondensator 18 mit einer Kapazität von 300 Mikrofarad wird auf 350 V aufgeladen. Der Kondensator 10 hat eine Kapazität von 80 pF. Die Spule 12 hat eine induktive Impedanz von 15 mHenry. Die kapazitive Impedanz 13 hat einen Wert von 15 pF. In manchen Fällen kann der Kondensator 13 ein gesonderter Kondensator sein. In anderen Fällen kann er zusammen mit der induktiven Impedanz 12 aus einer Spule bestehen, bei der die Kapazität von der Kapazität zwischen den Windungen dieser Spule und/oder zwischen den Zuleitungen dieser Spule gebildet wird. Der Hilfskondensator 10 trägt häufig nur in sehr geringem Masse zur Form des Zündsignals bei. Dieser Hilfskondensator kann daher manchmal fortgelassen werden.

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Leerseite

Claims

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PATENTANSPRUECHE:

ί 1.J Schaltungsanordnung zum Zünden einer Gasentladungsblitzlichtlampe, die mit zwei Innenhauptelektroden und mit einer Aussenstartelektrode ausgerüstet ist, wobei die Anordnung mit zwei Eingangsklemmen zum Anschliessen an ein mechanisch bedienbares piezoelektrisches Element versehen ist, das bei mechanischer Betätigung in seinem elektrisch unbelasteten Zustand im wesentlichen einen Anfangsimpuls mit nicht wechselnder Polarität liefert, und wobei zur Zündung der Lampe eine vom piezoelektrischen Element erzeugte Spannung zwischen die Startelektrode und eine erste Hauptelektrode der Lampe angelegt wird, und die Hauptelektroden an eine elektrische Speisequelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangskienunen (5, 6) durch eine Serienschaltung aus einem Gleichrichter (11) und einer Parallelverbindung einer induktiven (l2) und einer kapazitiven Impedanz (13) verbunden sind, wobei die erwähnte Parallelverbindung einen unterkritisch gedämpften Kreis bildet, und eine Verbindung von der Startelektrode (14) zur ersten Hauptelektrode (17) der Lampe (15) die induktive Impedanz (12) enthält jedoch frei vom Gleichrichter ist, und die Durchlassrichtung des Gleichrichters derart gewählt ist, dass er einen an den Eingangskiemmen auftretenden Impuls mit gleicher Polarität wie die des Anfangsimpulses des piezoelektrischen Elements (1) durchlässt.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hilfskondensator (1O) eine Ueberbrückung der Serienschaltung aus dem Gleichrichter (11) und der Parallelverbindung der induktiven und der kapazitiven Impedanz (12, 13) bildet.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Gleichrichter (11) in einem keine weiteren Kreiselemente enthaltenden Leiter befindet, der von einer der Eingangsklemmen (6) zur Startelektrode (i4) führt, und die Verbindung von der anderen Eingangsklemme (5) zur ersten Hauptelektrode (17) völlig frei von weiteren Kreiselementen ist.
k. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3i dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der induktiven Impedanz (12) zwischen 10 und 100 mHenry und der der kapazitiven Impedanz(I3) zwischen 5 und 20 pF liegt.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapazitätswert des Hilfskondensators (1O) zwischen kO und 100 pF liegt.

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