CH651717A5

CH651717A5 - Dispositif pour l'alimentation de tubes eclairs avec repartition d'energie entre ces tubes.

Info

Publication number: CH651717A5
Application number: CH668182A
Authority: CH
Inventors: Alain Hugueny
Original assignee: Alain Hugueny
Priority date: 1981-11-17
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1985-09-30
Also published as: FR2516738A1; FR2516738B1; DE3242031C2; DE3242031A1

Description

La présente invention concerne un dispositif pour l'alimentation de tubes éclairs appartenant à des flashes électroniques dans lesquels une seule alimentation appelée générateur fournit de l'énergie répartie grâce au dispositif à plusieurs tubes éclairs, chaque tube étant utilisé comme une source de lumière. De tels flashes sont essentiellement, mais non exclusivement, utilisés en photographie professionnelle.

Dans leur état normal et stable, les tubes éclairs sont isolants et peuvent rester connectés, sans passage de courant, à des condensateurs haute tension chargés, appelés condensateurs flashes. La valeur de leur capacité électrique et la valeur de la tension stabilisée sous laquelle ils sont chargés déterminent une énergie électrique prête à être dissipée dans les tubes éclairs. Dans le générateur, un circuit d'allumage est toujours prêt à envoyer aux tubes éclairs une brève impulsion à très haute tension qui ionise leur gaz et les rend conducteurs. Ce circuit d'allumage bien connu sous les formes représentées aux flg. 1 et 2 du dessin annexé comprend essentiellement un thyristor Q et autant d'ensembles condensateurs-transformateurs Caa, Ta; Cab, Tb; Cac, Te que de tubes éclairs Ea; Eb; Ec, de telle sorte qu'à chaque fonctionnement du thyristor Q tous les transformateurs Ta; Tb; Te donnent par leur secondaire des impulsions à très haute tension, en parfait synchronisme les unes par rapport aux autres. Tous les tubes éclairs alimentés par un même générateur sont ainsi allumes au même instant sous l'effet de cette très haute tension; ils se comportent alors chacun comme une résistance de faible valeur traversée par un fort courant de la forme I=U/R. La somme de ces courants, dans le cas de tubes éclairs multiples, décharge le bloc de condensateur flashes Cf suivant une loi exponentielle du temps, pendant toute la durée de l'éclair. Les tubes éclairs restent allumés aussi longtemps que les condensateurs leur fournissent du courant, ils ne s'éteignent qu'à la décharge complète, ou presque complète, des condensateurs flashes. Ainsi, dans le cas le plus simple, avec plusieurs tubes éclairs identiques connectés en parallèle au même bloc de condensateurs flashes pendant toute la durée de la décharge, les tubes éclairs sont soumis à la même tension, ils sont traversés par le même courant et cela pendant le même temps; ils dissipent donc chacun la même énergie que tous les autres tubes éclairs. On dit qu'il s'agit alors d'une répartition symétrique. Dans la suite, on appellera éclair global l'ensemble des éclairs que donnent l'ensemble des tubes éclairs alimentés par un même générateur à chaque décharge des condensateurs flashes. On appellera déclenchement l'action de commander l'allumage des tubes éclairs, ce qui engendre un éclair global et la décharge des condensateurs flashes. Pour plus de simplicité, on négligera certains phénomènes secondaires dont l'incidence est faible. On considérera notamment que les tubes allumés ont exactement un comportement résistif, que leur allumage est instantané, que l'énergie lumineuse fournie par un tube est exactement proportionnelle à l'énergie électrique fournie à ce tube pendant le même temps et que la tension résiduelle est nulle, cette tension résiduelle étant la tension encore présente aux bornes des condensateurs flashes lorsque les tubes éclair s'éteignent d'eux-mêmes.

En photographie professionnelle, il est nécessaire de régler l'énergie dissipée dans chaque tube éclair à chaque déclenchement. Il faut alors distinguer, d'une part, le réglage de l'énergie d'un générateur et, d'autre part, le réglage de la répartition de cette énergie entre les différents tubes éclairs alimentés par un même générateur. Par ailleurs, étant donné l'importance des tensions et des courants mis en jeu dans un générateur flash, il est très souhaitable de simplifier les circuits de puissance, la version la plus simple étant constituée par un seul bloc de condensateurs flashes Cf connecté à tous les tubes bien éclairs branchés en parallèle (voir flg. 1). Il est souhaitable d'ajouter à cette disposition très simple un circuit de polarisation des tubes bien connu représenté à la fig. 2. Dans ce circuit, des condensateurs de polarisation Cpa; Cpb; Cpc augmentent la tension disponible aux bornes de chaque tube éclair par rapport à la tension des condensateurs flashes Cf pour faciliter l'allumage des tubes éclairs. La capacité des condensateurs de polarisation est faible par rapport à'ia capacité des condensateurs flashes et n'intervient pas dans les calculs d'énergie.

Dans un dispositif tel que celui des fig. 1 et 2, on sait très bien faire varier l'énergie totale du générateur en variant la tension de charge des condensateurs flashes, mais le seul moyen connu pour faire varier la répartition d'énergie entre les différents tubes éclairs alimentés par un même générateur est l'utilisation de tubes présentant chacun à l'état allumé une résistance interne différente de celle

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des autres. Toutefois, cette résistance est fixée pour toujours à la fabrication. Ce procédé demande donc à l'utilisateur de posséder un grand choix de tubes éclairs coûteux et de les changer chaque fois qu'il veut faire varier la répartition d'énergie. Un tel procédé est cher et coûteux.

La présente invention vise à éliminer ces inconvénients, tout en conservant une construction simple des circuits de base (fig. 1 et 2).

A cet effet, le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que les différents tubes éclairs, alimentés en parallèle par un même bloc de condensateurs flashes, sont allumés par un circuit, successivement, à des instants légèrement décalés pour faire varier la répartition de l'énergie entre ces tubes éclairs. Le procédé de mise en action de ce dispositif est défini par la revendication 6.

Les tubes éclairs ainsi alimentés et allumés à des instants successifs peuvent être en nombre illimité. L'agencement permet de reporter toutes les difficultés de réalisation sur des circuits basse puissance peu chers, de séparer sur un générateur le réglage de l'énergie totale et le réglage de la répartition de cette énergie, d'atteindre un écart de l'ordre de 1 à 16 entre l'énergie dissipée par le tube le plus faible et l'énergie dissipée par le tube le plus fort, de garder toutes les performances de répartition depuis le maximum d'énergie du générateur jusqu'au Vi6 de cette énergie par exemple.

Le tube éclair qui doit fournir le plus d'énergie lumineuse est allumé le premier et les autres suivant dans l'ordre décroissant de l'énergie qui leur est affectée. En effet, le moment de l'extinction étant sensiblement le même pour tous les tubes, plus on tarde à éclairer un certain tube, moins il lui reste d'énergie à se partager avec les autres. Il faut néanmoins que tous les tubes soient bien éclairés avant la fin de la décharge des condensateurs flashes.

Le décalage des instants d'allumage se chiffre en microsecondes et en millisecondes, et il reste inférieur au temps d'ouverture d'un obturateur photographique pour une prise de vue courante.

On examinera maintenant en détail le déroulement d'un éclair global dans le cas d'un générateur alimentant deux tubes éclairs Ea; Eb selon le dispositif de l'invention, en se référant à la fig. 3. On souhaite par exemple que l'énergie Wa du premier tube Ea soit supérieure à l'énergie Wb du second tube Eb dans le rapport défini par l'équation 1 ci-après. A l'instant ta, l'opérateur demande un éclair global. L'énergie totale disponible pour les deux tubes est alors WA (équation 2) et le circuit électronique déclenche seulement le premier tube Ea. A l'instant tb, l'énergie encore disponible WB est donnée par l'équation 3. Or après cet instant les deux tubes sont allumés et se comportent comme deux résistances égales branchées en parallèle qui se répartissent également l'énergie disponible, d'où l'équation 4. Les équations 2 et 4 permettent de connaître la valeur de Wa,

donnée par l'équation 5.

Les équations 1, 4 et 5 permettent de connaître comme indiqué en 6 la valeur du coefficient K dont on remarque qu'il ne dépend que du rapport J entre la tension initiale Ua et la tension instantanée du deuxième déclenchement Ub.

(1) Wa = K-WbouK =^.avecK > 1

Wb

(2) WA = Vi Cf • Ua2 = Wa+Wb

(3) WB = /i Cf-Ub2

(5) Wa = WA - Wb = (y • Ua2J - • Ub2J =

^•(2 Ua2 - Ub2)

Wa Cf/4(2 Ua2 - Ub2)

(6) wb= œ üb2 =

(2ïïS)-i-2(S)"'-2J*-1

Ce calcul s'avère dans la pratique si on considère dans toutes les équations des valeurs de tensions utiles. On appelle tension utile de flash la tension réelle des condensateurs flashes réduite de la tension résiduelle, dont la valeur moyenne est d'environ 65 V. Toutes les valeurs théoriques calculées seront majorées de 65 V pour une application pratique précise.

La loi obtenue à l'équation 6 se vérifie aussi dans son principe avec un nombre quelconque de tubes éclairs. L'énergie des différents tubes est donc toujours répartie dans des proportions fixées uniquement par le rapport J entre les tensions d'allumage. Il s'ensuit qu'un tel dispositif sera mis en action de préférence, mais non exclusivement, en déterminant l'instant de chaque allumage par comparaison entre une fraction de la tension utile initiale et la tension utile instantanée aux bornes des condensateurs flashes. Une de ces valeurs sera affectée d'un coefficient réglable et propre à chaque tube, et c'est la variation de ce coefficient, au moyen d'un potentiomètre par exemple, qui permettra de régler la répartition de l'énergie, la tension utile pouvant être reconstituée d'après la tension réelle diminuée de la tension résiduelle.

Il découle aussi de l'équation 6 que la répartition n'est modifiée ni par la valeur de la tension utile initiale de charge ni par la capacité des condensateurs flashes. Ce dispositif est donc compatible avec un réglage de l'énergie totale par variation de tension initiale et par variation de capacité. Le réglage de répartition sera toujours indépendant de l'énergie totale et les performances de répartition seront intégralement conservées dans les cas extrêmes de réglage de l'énergie globale; de plus, le réglage de répartition agit immédiatement. Tous ces avantages n'avaient jamais été réunis jusqu'à présent.

Le dispositif selon l'invention pourra utiliser des circuits analogiques, logiques ou numériques. Il comporte principalement des moyens de mémorisation d'au moins une fraction de la tension utile initiale des condensateurs flashes, des moyens de comparaison de cette grandeur mémorisée avec une fraction de la tension utile instantanée et des moyens de déclenchement de l'allumage de chaque tube éclair par le signal issu des moyens de comparaison. L'égalité ou une relation d'inégalité convenablement choisie entre les deux valeurs comparées entraîne l'allumage du tube correspondant, cela plus particulièrement par l'apparition à la sortie d'un comparateur d'un signal qui envoie alors le courant de déclenchement au thyristor correspondant, le dispositif comportant autant de thyristors d'allumage que de tubes éclairs et chaque thyristor ayant sa gâchette reliée à un comparateur. Chaque comparateur a l'une de ses entrées reliée à un potentiomètre fournissant une fraction réglable de la tension utile initiale mémorisée au moyen d'un condensateur, tandis que les autres entrées de tous les comparateurs sont reliées à un circuit diviseur de tension à résistances qui délivre une tension égale à une fraction de la tension utile instantanée des condensateurs flashes. Ce circuit comprend en outre une diode Zener, de manière à réduire la tension réelle d'une valeur constante correspondant à la tension résiduelle et à être en présence de la tension utile.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, un mode de réalisation de ce dispositif pour l'alimentation de tubes éclairs et illustrant son fonctionnement:

la fig. 1 représente le circuit d'un dispositif d'alimentation usuel, la fig. 2 représente un autre circuit avec polarisation des tubes d'un dispositif usuel,

la fig. 3 représente un diagramme de fonctionnement de deux tubes allumés successivement,

la fig. 4 est un schéma électrique du dispositif, et les fig. 5, 6 et 7 sont des diagrammes explicatifs du fonctionnement du dispositif de la fig. 4.

Dans la réalisation représentée à la fig. 4, reprenant des éléments connus selon les fig. 1 et 2 qui ne seront pas décrits une nouvelle fois, une fraction de la tension utile instantanée est présente à un point al 1 et une fraction inférieure de quelques mV est présente à un point alO. Cette fraction de la tension utile est obtenue par un pont diviseur à résistances RIO, Rll, R12, qui divise par un coefficient constant la tension présente entre les points al2 et 0 V. Cette der5

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nière tension est la tension des condensateurs flashes Cf réduite d'une valeur constante par une diode Zener ZI 3, laquelle correspond à la valeur de la tension résiduelle; on reconstitue donc bien la tension utile qui doit être prise en considération.

Le pont diviseur RIO, RI 1, R12 est en relation, par l'intermédiaire d'un amplificateur 01, avec un condensateur C5 dans lequel est mémorisée une fraction de la tension utile initiale. Le condensateur C5 est relié, par l'intermédiaire d'un amplificateur suiveur 04, au point commun a8 d'une pluralité de potentiomètres R8a, R8b,..., R8n en même nombre que les tubes éclairs Ea, Eb,..., En. Les points milieu Ma, Mb,..., Mn des potentiomètres sont reliés respectivement aux premières entrées de comparateurs 08a, 08b,..., 08n,

dont les secondes entrées sont toutes reliées au point alO déjà nommé. Les sorties des comparateurs 08a, 08b,..., 08n sont reliées respectivement aux gâchettes de thyristors d'allumage Qa, Qb,..., Qn en même nombre que les tubes éclairs et associés chacun à l'un de ces tubes éclairs Ea, Eb,..., En.

Lorsqu'à un instant to l'opérateur demande un éclair, une tension apparaît au point al. Il en découle que la fraction de la tension utile initiale mémorisée dans le condensateur C5 est envoyée par l'amplificateur suiveur 04 au point commun a8 des potentiomètres R8a, R8b,..., R8n. Le tube éclair principal est alors allumé par son propre circuit de déclenchement si le comparateur correspondant devient immédiatement passant pour envoyer du courant à la gâchette de son thyristor. Pour cela, il sufiît que l'un des potentiomètres soit en position maximale, comme représenté pour le potentiomètre R8b, et que la tension présente au point alO soit à coup sûr inférieure à celle du point a8. Cette deuxième condition est obtenue grâce à la résistance RI 1 dont la valeur sera environ 200 fois plus faible que celle de la résistance RIO. A partir de l'instant où le premier tube, par exemple Eb, est allumé, la tension au point a8 reste inchangée, tandis que la fraction prise en compte de la tension 5 utile intantanée baisse progressivement (voir fig. 5 et 6) pour atteindre successivement les tensions des différents points milieu Ma à Mn des autres potentiomètres, ce qui déclenche chaque tube éclair Ea à En à l'instant voulu, par l'intermédiaire des comparateurs 08a à 08n, des thyristors Qa à Qn, des condensateurs Caa à Can et des m transformateurs d'impulsions Ta à Tn.

La tension au point a7 peut alors retomber à zéro, ce qui a notamment pour effet de décharger à travers la forte résistance R3 le condensateur de mémorisation C5 (voir fig. 7). Ce condensateur C5 se rechargera ensuite à la nouvelle valeur de la tension utile qui lui 15 est envoyée par l'amplificateur Ol à faible impédance de sortie et monté en redresseur sans seuil. Le créneau de tension envoyé au point a7 vient d'un temporisateur constitué par un condensateur Cl et une résistance R2, commandé par une impulsion sur la gâchette de thyristor Q1 et dont la sortie se fait par une porte inverseuse P2. 20 La durée de temporisation de quelques millisecondes sera réglée pour dépasser la durée présumée de l'éclair.

La présente invention pourra être utilisée dans tous les cas où l'on souhaite répartir avec une grande plage de variation l'énergie lumineuse émise par plusieurs tubes éclairs reliés à une même ali-25 mentation. Les tubes éclairs peuvent être en nombre illimité et le circuit de répartition identique quelle que soit l'énergie totale mise enjeu. Le dispositif décrit peut équiper toutes les installations de flashes pour l'industrie, la publicité, la mode et le portrait.

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4 feuilles dessins

Claims

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1. Dispositif pour l'alimentation de tubes éclairs appartenant à des flashes électroniques dans lesquels une seule alimentation fournit de l'énergie répartie grâce au dispositif à plusieurs tubes éclairs, chaque tube étant utilisé comme une source de lumière, caractérisé en ce que les différents tubes éclairs (Ea, Eb,...) sont alimentés en parallèle par un même bloc de condensateurs flashes (Cf), et en ce qu'un circuit est prévu pour les allumer successivement à des instants légèrement décalés (ta, tb,...) afin de faire varier la répartition de l'énergie entre ces tubes éclairs.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit comporte des moyens de mémorisation (C5; R8a, R8b,..., R8n) d'au moins une fraction de la tension utile initiale des condensateurs flashes (Cf), des moyens de comparaison (08a, 08b,08n) de cette grandeur mémorisée avec une fraction de la tension utile instantanée et des moyens de déclenchement (Qa, Qb,Qn) de l'allumage de chaque tube éclair (Ea, Eb,..., En) par le signal issu des moyens de comparaison.

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REVENDICATIONS

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit comporte autant de thyristors d'allumage (Qa, Qb,..., Qn) que de tubes éclairs (Ea, Eb,..., En), chaque thyristor ayant sa gâchette reliée à un comparateur (08a, 08b,..., 08n) dont l'une des entrées est reliée à un potentiomètre (R8a, R8b,..., R8n) fournissant une fraction réglable de la tension utile initiale mémorisée au moyen d'un condensateur (C5), tandis que les autres entrées de tous les comparateurs (08a, 08b,..., 08n) sont reliées à un circuit diviseur de tension à résistances (RIO, Rll, R12) qui délivre une tension égale à une fraction de la tension utile instantanée des condensateurs flashes (Cf).

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le circuit diviseur de tension à résistances (RIO, Rll, R12) comprend en outre une diode Zener (ZI3) de valeur correspondant à la tension résiduelle.

5. Dispositif selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le condensateur de mémorisation (C5) est associé à un circuit de charge avec un amplificateur (01), relié au circuit diviseur de tension à résistances (RIO, RI 1, R12) ainsi qu'à un circuit de décharge avec temporisateur (Cl, R2).

6. Procédé de mise en action du dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enclenchement du dispositif est suivi par l'allumage successif des différents tubes éclairs à des instants légèrement décalés.

7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube éclair qui doit fournir le plus d'énergie est allumé le premier et en ce que les instants d'allumage des autres tubes se suivent dans l'ordre décroissant de l'énergie qui leur est affectée.

8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'instant d'allumage (ta, tb,...) de chacun des tubes éclairs (Ea, Eb,...) est déterminé par comparaison entre une fraction de la tension utile initiale (Ua) des condensateurs flashes (Cf) et leur tension utile instantanée.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tension utile (Ua, Ub) est reconstituée d'après la tension réelle, diminuée de la tension résiduelle.