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Modulierter Xichtstrahler.
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen modulierten Lichtstrahler
mit einer Lichtquelle, vorzugsweise einer Glühlampe, einer Wechselstromquelle, vorzugsweise
einem an einem Wechaelstromnetz angeschlossenen Transformator, und mit einem Steuerorgan,
worüber die Lichtquelle an der Wechselstromquelle angeschlossen ist, und worüber
der Lichtquelle nur während eines Teiles Jeder Wechselstromperiode Strom zugefuhrt
wird.
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Modulierte Lichtstrahler werden in Photozellenanlagen angewandt,
wenn man wünscht, dass diese fremden, unerwünschten Lichteinwirkungen gegenüber
unempfindlich sein sollen.
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Es sind Lichtstrahler der angegebenen Art bekannt, worin eine Glühlampe
an einem Lichtnetz angeschlossen ist u.z. in Reihe geschaltet mit einer steuerbaren
Diode, deren Steuerelektrode mit einer Transistoranordnung verbunden ist, die bei
Erreichen der maximalen Amplitude der positiven Halbwelle der Wechselepeisespannung
die Leitfähigkeit der steuerbaren Diode auslöst, Derartige Liohtstrahler hauben
den Vorteil im Vergleich mit entspreohenden Lichtstrahlern, worin die Gitihlampe
mit einem nicht gesteuerten Gleichrichter in Reihe geschaltet ist, dass sie der
Lampe eine längere Ibkuhlung geben,
u.z. 3/4 Periode oder 15 me
statt einer 1/2 Periode oder 10 ms.
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Hierdurch wird die Lampe beeser abgekühlt zwischen Jedem Impuls und
die gesandten Lichtimpulse demzufolge scharfer getrennt. Bei vielen Anwendungen
geneigt indessen die Trennung, die man zwischen den Lichtimpulsen, selbst bei derartigen
Vorrichtungen erzielen kann nicht. Da die Abkühlung der Lampe einer Exponentialkurve
folgt, und deshalb mehr und mehr abflucht, kann man nicht erwarten, eine wesentlich
bessere Abkühlung durch VerlUngerung der Abktlhlungszeit Uber die 15 ms hinaus einer
ganzen Periode von insgesamt 20 ms zu erzielen.
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Ausserdem hat der Stromimpule der restlichen 5 ms noch 25% der /die
Leistung totalen Leistung Ubrig, während bei einer weiteren Reduktion der Impulslänge
beträchtlich fallen wUrde. Man hat deshalb bisher Lichtstrahler der angegebenen
Art ale nicht anwendbar zur solche Zwecke angesehen, wo eine sehr scharfe Trennung
zwischen den Lichtimpulsen verlangt wird, hat aber zu solchen Zwecken wesentlich
teuere oder mehr komplizierte Geräte angewandt, wie Lichtstrahler mit Motorblende
oder mit elektronischein Impulegeneratoren.
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Ziel der Erfindung ist, einen Lichtatrahler der angegebenen Art zu
schaffen, der Impulszüge mit guter Trennung zwischen den einzelnen Impulsen erzeugen
kann, und der haltbar und billig herzustellen ist, und es wird dies erfindungsgemäss
dadurch erzielt, daaa das Steuerorgan dazu eingeriehtet ist, fur die Zufuhr von
Strom zur Lichtquelle nach Verlauf einer Halbperiode zu öffnen, vorzugsweise nach
Verlaui von 7/10 der Halbperiode, und dass die Wechselstromquelle eine Spannung
hat, die wesentlich größer ist, vörsugsweise iindestene doppelt so gross wie die
nominelle Spannung der Lichtquelle.
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Hierdurch wird die Impuls länge zu eolchen Werten begrenzt, dass
eine beträchtliche Reduktion der Leistung erfolgt. Kürzt man die Impulslänge von
den letzten 5/10 einer Halbperiode zu den letzten 3/10 der Halbperiode, so wird
die zugeführte Leistung um ca. 86% fallen, und selbst eine Verdopplung der Spannung
wird nicht zur Kompensation ausreichen, und man wird verstehen, dass dieser Umstand
noch ausgesprochener wird, wenn eine weitere Kürzung der Impulsllinge erfolgt. Die
erhöhte Spannung hat nicht zum Ziel, den Leistungsverlust auszugleichen, sondern
die Kurvenform der Impulse zu Enden, sodass der GlEhfaden sehr schnell seine maximale
Temperatur annimmt, und die Spannung fällt sehr §h, wenn diese Temperatur erreicht
ist.
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Hierdurch wird der Lampe nur eine recht begrenzte. Leistung sugeführt
werden, und sie wird nicht kräftig aufgewärmt werden.
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Bei der Abkühlung des Glühfadens ist der Unterschied zwischen dessen
Temperatur und der Temperatur der Umgebung entscheidend, und es wird deshalb eine
kräftiger AbkUhlung des Glühfadens des erfindungagemässen Lichtstrahlers als bei
den früher bekannten Lichtstrahlern erzielt werden.
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Das Steuerorgan kann erfindungsgemgss aus einem mit der Lichtquelle
in Reihe geschalteten gesteuerten Gleichrichter bestehen, dessen Steuerelektrode
Uber ein Verzögerungsglied an der Wechselstromquelle angeschlossen ist, Norzugoweise
aus einem Kondensator und einem damit in Reihe geschalteten Widerstand bestehend.
Hierdurch ist es möglich, die Stromzufuhrseit ohne Schwierigkeit sehr kurs zu machen,
da diese Schaltung den Strom sehr präzis ein- und ausschaltet0 Gleichzeitig kann.der
Lichtgeber sehr stabil mit kleinen Abmessungen ausgefahrt werden.
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Es kann erfindungsgemäss ein Kondensator parallel mit der Wechselstromquelle
eingeschaltet sein. Es ist hierdurch möglich, verhEltniamässig lange und dünne Stromzufuhrleitungen
zwischen dem Transformator und dem Kondensator und einem Traneformator anzuwenden,
der einen Strom abgibt, der wesentlich geringer ist, als der Strom, der in der Stromzufuhrzeit
der Lichtquelle zugeführt wird, indem der Transformator den Kondensator im Laufe
einer Halbperiode aufldt, wonach der Kondensator die aufgespeicherte Ladung im Laufe
indes kurzen Zeitraumes an die Lichtquelle weitergibt.
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In einem modulierten Lichtstrahler mit einem an einem Wechselstromnetz
geschalteten Transformator und einer mit dem einen Ende der Sekundärwicklung des
Transformators in Reihe geschalteten Glühlampe kann erfindungsgemäss zwischen der
Glühlampe und dem anderen Ende der Sekundärwicklung des Transiormators ein gesteuerter
Gleichrichter eingeschaltet sein, dessen Steuerelektrode Uber eine Diode an einem
aus einem in Reihe geschalteten Kondensator und einem Widerstand bestehenden Verzögerungsglied
geschaltet ist, das an der Sekundärwicklung des Transformators geschaltet ist, indem
Uber den Widerstand eine Diode eingeschaltet ist, wobei parallel mit der SekundErwicklung
des Transformators ein Kondensator einer derartigen Grösse geschaltet ist, dass
er vor der Zündung des Gleichrichters zu einer Ladung entsprechend dem Stromverbrauch
der Lichtquelle innerhalb einer Hslbperiode aufgeladen werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend naher erläutert an Hand der Zeichnung,
worin Fig. 1 eine Schaltungsanordnung eines erfindungsgemässen Lichtstrahlers z@igt
Fig.
2 eine schematische Darstellung, die den Unterschied zwischen den Spännungsimpulsen
einer erfindungsgemessen Lampe und einer früher bekånnten~ampe zeigt,und Fig. 3
eine schematische Darstellung, die den Unterschied zwischen den entsprechenden Lichtimpulsen
zeigt.
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Der in der Zeichnung gezeigte Lichstrahler hat einen Transformator
1, der Uber Stromcan3chlUsse 2 und 3 von einer nicht gezeigten Wechselstromquelle
gespeist wird. Eine Glühlampe 4 ist mit einem gesteuerten Gleichrichter 5 an der
Sekundarseite des Transformators Uber ein mit Strichpunktlinien gezeigtes Stromzufuhrkabel
in Reihe geschaltet. Parallel zu den Verbindungen dieses Kabels mit der Lampe und
dem gesteuerten Gleichrichter ist ein Kondensator 6 geschaltet.
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Die Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters ist Uber eine
Diode 9 an einem aus einem Kondensator 8 und einem Widerstand 7 bestehenden Verzögerungsglied
geschaltet. Ueber den Widerstand 7 ist eine Entladungsdiode 10 eingeschaltet.
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Wenn die Stromanschitisse 2,3 einer Wechselstromquelle angeschlossen
werden, wird von der Sekundarseite des TranShrmators eine Wechselspannung an den
in Reihe mit der Lampe 4 geschalteten, gesteuerten Gleichrichter 5 angeschlossen
werden. Dieser wird fUr den Stromdurchgang sperren, bis die Spannung Uber den Kondensator
8 die Zündspannung des gesteuerten Gleichrichters erreicht hat. Der Kondensator
8 fängt an am Beginn der positiven Halbperiode über den Widerstand 7 aufgeladen
zu werden. Wenn er die nötige Spannung erreicht hat,wird er Uber der Diode durch
die Steuerelektrode des Gleichrichters entladen und zündet den Gleichrichter. Hierdurch
wird der Kondensator 6 durch die Lampe 4 entladen, und wenn die Spannung auf den
Wert Null gefallen ist, sperrt der Gleichrichter wieder. In der nachfolgenden
negativen
Halbperiode kurzechliesst die Diode 10 den Wideretand 7, sodass die Spannung Uber
den Kondensator 8 ohne Verzögerung der Wechselspannung folgt und den Wert Null am
Ende der negativen Halbperiode erreicht. Bei passender vJahl des Wi rstandes 7 und
des Kondensators 8, kann man den genauen Zeitpunkt einatellen, wo der Gleichrichter
zUndet, und hierdurch die Langen der Stromdurchgangsperiode und der Sperrperiode.
Der Widerstand 7 kann einstellbar sein.
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Mittels des Kondensators 6 kann man mit recht kräftigen Strömen in
der Stromdurchgangeperiode arbeiten, ohne dass es notwendig ist, dass man einen
entsprechend kräftigeren Transformator und entsprechend kräftige Leitungen zwischen
dem Transformator und dem Steuerorgan benutzt, indem der Traneformator bloss im
Laufe einer Halbperiode die Ladung soll liefern k8nnen, die vom Kondensator an die
Lampe in einem kleinen Bruchteil einer Halbperiode abgegeben wird.
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In den Fig. 2 und 3 ist der Unterschied zwischen den zugeführten
Stromimpulsen und Lichtimpulsen der früher bekannten Geräte und dem in Fig. 1 gezeigten
Gerät gezeigt. Bei den früher bekannten Geräten wird der Strom eingeschaltet, wenn
die Spannung maximal ist. Hierdurch wird der Strom sofort den maximalen Wert annehmen,
wie bei der Kurve e1 in Fig. 2 gezeigt, um sodann langsam absunehmen. Belmerfindungsgemässen
Gerät werden wesentlich grössere Spannungen benutzt, dafUr wird aber der Strom erst
dann eingeschaltet, wenn die Spannung abgenommen und angefangen hat mit einzrJlhheit
sehr nahe der maximalen zu fallen. Hierdurch bekommt man einige sehr spitze Stromimpulse
wie bei der Kurve e2 der Fig. 2 gezeigt.
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In Fig. 3 sind die entsprechenden Temperaturkurven des GlEhfadens
gezeigt. Bei den früher bekannten Geräten nimmt die
Temperaturkurve
die mit 13 gezeigte Form an. Die Temperatur nimmt recht schnell ihren maximalen
Wert an, da aber der Strom gerade dann eingeschaltet wird, wo die Spannung ihren
maximalen Wert hat, d.h. wo die Spannungskurve waagerechte Tangente hat, wird der
Gltihfaden verhältnismssig lange einen grossen Strom und hiermit eine hohe Temperatur
behalten. In diesem ganzen Zeitraum wird eine verhltnismflßsig krflftige Aufwärmung
der Lampe erfolgen, und der Gltlhfaden wird deshalb langsam abgekühlt werden, wenn
die Spannung entfernt wird. In der erfindungsgemässen Lampe wird der Faden wegen
der hohen Spannung sehr schnell seine maximale Temperatur annehmen wie bei der Kurve
I4 in Fig. 3 gezeigt.
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Der Ubrige Teil der Lampe der nur eine recht kleine Leistung bekommt,
bleibt kalt, und die kalten Umgebungen werden eine schnellere Abkühlung als bei
fruher bekannten Geräten bewirken. Lu den vorgesehen Zwecken des erfindungsgemässen
Lichtstrahlers wird die Dauer der Lichtimpulse gewöhnlicherweise ohne Bedeutung
sein, während man nur an der Aenderung deren Stärke interessiert ist. Bei dem in
Fig. 1 gezeigten Gerbt wird nicht nur eine schärfere Trennung zwischen den Lichtimpulsen
erreicht, sondern auch eine nähere Aenderung der Lichtstärke der einzelnen Impulse.
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Man wird verstehen, dass bei einem erfindungsgemässen Lichtstrahler
andere Steuerorgane als gesteuerte Gleichrichter angewandt werden kennen, indem
a.B. die Anwendung von Thyratronen, Transitoren oder Relais denkbar wäre. Wesentlich
fUr die Erreichung des Zieles der Erfindung ist, dass sie den Strom im Takt mit
der Wechaelspannung ein- und ausschalten, und den Strom nur in ein kurzen, aber
recht genau bestimmten Teil einer Periode einschalten.