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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anzeige einer , elektrischen Spannung mit Hilfe eines elektrolumineazierenden Leuchtkondensators
Es sind 'bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen ein elektrolumines- zierender Leuchtstoff in einem Kondensator einem elektrischen Feld unterworfen und damit zur Lichtemission angeregt wird. Bei derartigen Anordnungen ist die Inten- sität der Lichtemission von der Grösse der elektrischen Feldstärke bzwo der ange- legten Spannung abhängig. Es lässt sich also zwar die Grösse einer Spännung durch die Intensität der Lichtemission kennzeichnen, jedoch ist eine derartige Anzeige seerhr ungenau, weil das menschliche Auge gegen kleinere Anderungen der Lichte- mission unempfindlich ist.
Die Erfindung hat es sich demgemäss zur Aufgabe gemacht, eine deutlich sichtbare Spannungsanzeige mit Hilfe von elektrolumineszierendenn Leuchtkondensa- toren dadurch zu erzielen, dass das Leuohtbild in seiner Grösse verändert wird.
Gemäss der Erfindung geschieht das in der Weise, dass zwischen zwei elektrisch leitenden Belegungen, von denen mindestens eine optisch durchsichtig ist, ein elektrolumineszierender Stoff angeordnet ist, und mindenstens eine dieser Bele- gungen einen-so grossen elektrischen Widerstand aufweist, dass beim Anlegen einer Spannung an dem einen Ende dieses Widerstandes zunächst im wesentlichen nur an dieser Stelle Elektrolumineszenz auftritt, die sich bei höherer Spannung stetig auf weitere Flächengebiete des Leuchtkondensators ausdehnt.
Bei der Anordnung gemäss der Erfindung ergeben schon kleinste Span- nungsänderungen eine deutlich sichtbare Anderung des Leuchtbildes. Gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen zur Anzeige von Spannungen, z.B. gegenüber Elek- tronnenröhren, hat diese Anordnung den Vorteil, dass die Anzeigevorrichtung nicht im Vakuum angeordnet ist. Die Anfertigung der elektrolumineszierenden Leuchtkon- densatoren ist ausserdem sehr billig und einfach. Ferner ist die ausnutzbare Leuchtfläche im Verhältnis zu dem erforderlichen Raumbedarf weitaus günstiger.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung lässt sich eine scharfe Grenze zwischen der leuchtenden und der nichtleuchtenden Anzeigefläche dadurch erzielen, dass zwischen den beidenelektrisch leitenden Belegungen neben dem elek- trolumineszierenden Stoff eine Schicht angeordnet ist, deren Widerstand sich bei einer bestimmten Spannungshöhe in starkem Masse ändert. Es ist vorteilhaft, einen elektrolumineszierenden Leuchtstoff, beispielsweise Cadmiumsulfid, zu verwenden, der die eigenschaft ener spannungsabhängigen Widerstandschicht aüfweist.
Anhand der beigefügten Zeichnungen sei die Erfindung im folgenden näher erläutert:
In Fig. 1 ist die Anzeigefläche wiedergegeben, die einen bestimmten durch Schraffur gekennzeichneten Anzeigezustand darstellt, während Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Kondensator anzeigt. Auf einem geeigneten Träger 1, z. Bo einer optisch durchsichtigen Unterlage aus Glas oder Glimmer, ist eine elektrisch leitende Schicht 2, welche ebenfalls optisch durchsichtig sein kann, aufgebracht.Eine solche Schicht lässt sich dadurch erzeugen, dass Metalle, z.B. Aluminium, im Vakuum aufgedampf-t oder dass Dämpfe von Metallsalzen, wie z.B. Sn Cl 2, Sn Cl 4 oder' @Cl4 mit der erwärmten Unterlage zur Reaktion gebracht werden. Im letzteren Falle bildet sich ein elektrisch leitender Belag von Metalloxyd.
Bei der Verwendung von SnO oder TiO ist dieser Belag durchsichtig. Auf der elektrisch leitenden Schicht 2 befindet sich eine Schicht eines geeignet präparierten elektrolumineszierenden Leuchtstoffes 4,z.B. Zinksulfid mit einem im Ubersohuss zugesetzten Kupferakti- vator. Der Leuchstoff ist in vorteilhafter Weise in ein Dielektrikum hoher Dielek- trizitätskonstante eingebettet, z.B. in Polyacrlsäuresster. Auf die elektrolumi- neszierende Leuchstoffschicht folgt eine Widerstandsschicht 3. Dies kann eine dünne Metallschicht, z.B. aus Aluminium bestehend sein, welche im Vakuum aufge- dampft ist oder auch eine Graphitschicht, welche aufgesprüht ist. Die Leitung der den Leuchtstoff erregenden Spannung, z.B. Wechselspannung, liegen an der elek- trisch leitenden Schicht 2 und an der Widerstandsschicht 3.
Die Grösse des Wider-
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standes ist so bemessen, dass bei Anlegen der erregenden Spannung an die Elektro- den 2 und 3 längs des Widerstandes ein merklicher Spannungsabfall entstehto Da- durch lässt sich erreichen, dass sich die Leuchtfläche bei Anlegen der erregenden Spannung in Richtung des Gradienten des Spannungsabfalls stetig vergrössert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Figo 3.Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Während das ein¯Ende der Widerstandsschicht 3 mit der Spannungsquelle verbunden ist, ist das andere Ende über einen Widerstand 7 mit der an die elektrisch leitende Schicht gelegten Zuleitung verbundeno Längs der Widerstandsschicht 3 wird ein Spannungsabfall erzwungen, da an den Anschluss- stellen der Widers tandssschioht 2 und der Leitschicht 3 eine Potentialdifferenz- zwischen diesen Schichten 2 und 3 besteht. Dadurch wird bei entsprechender Dimen- sionierung des Widerstandes 7 erreicht,
dass sich die Leuchtwirkung über die ganze Fläche ausdehnto
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figo 4 wiedergegebeno Hier befindet sich zwischen der Widerstandssicht 3 und der elektrolumineszierenden Schicht 4 eine weitere Schicht 8, deren elektrischer Widerstand sich mit der Grös- se der angelegten Spannung bei einem bestimmten Schwellwert nahe-zu. sprunghaft verkleinerte Eine derartige Schicht kann z.B.
aus geeignet präpariertem Cds oder Silioium-Carbid besteheno Diese Anordnung hat den Vorteile dass'die Begrenzung des Leuchtbildes besonders scharf ausgebildet istoDas Ablesen wird dadurch we- sentlich erleichtert und somit die Empfindlich keit erheblicht gesteigerte
In Abbildung 5 ist eine Draufsicht und in der Figo 6 ein Querschnitt einer praktischen Ausführungsform des Leuohtkondensators dargestellte
In diesen Abbildungen sollen insbesqndere die elektrischen Zuführun- gen an die Elektroden veranschaulicht werden. Für gleiche Teile wurden wiederum die gleichen Bezugszeichen verwendeto Ein Teil der elektrisch leitenden, optisch durchsichtigen Schicht 2 ist nicht von der elektrolumineszierenden Schicht bedeckt.
An der freien Stelle ist die Leitschicht mit einer wesentlich stärkeren und me- chanisch stabileren Metallschicht 10 bedeckt, die als Kontakt für die Zuleitungen dieneno Diese Metallschicht kann zoBo aus eingebranntem Silber oder Indium bzwo Indiumverbindungen besteheno Auf einem Teil der elektrolumineszierenden Schicht 4 ist eine Isolierscheibe 11, z.B. aus Glimmer, angeordnete Die Platte weist mehrere Zungen 12 aufo Diese;sind mit einem Silberüberzug versehene an die die Zuleitungen geführt werden. Die Zufuhrung der Spannung an die Widerstandssohioht 3 erfolgt durch die elektrisch leitenden Schichten 9. Diese können in vorteil- hafter Weise aus einem aufgesprühtem Graphitstreifen bestehen oder nach der be- kannten Art der gedruckten Schaltungen ausgeführt sein.
Im letzten Falle können auch die Zufûhrungsteile 10 in gleicher Weise als gedruckte Schaltungen ausge- bildet seine Bei Anlegen der erregenden Spannung 5 z.B. Wechselspannung, ergibt sich ein aus zwei Bändern bestehendes Leuohtbildo Bei Änderung der Spannungsgrösse werden die Leuchtbänder vergrössert oder verkleinert, wobei sich die Leuchtkan- ten jeweils in gegenläufigem Sinne bewegeno
In Figo 7 ist eine Draufsicht und in Figo 8 ein Querschnitt einer etwas abgeänderten Anzeigevorrichtung wiedergegebeno Bei dieser Ausführung sind auf einem Träger 1, der aus beliebigem Isoliermaterial besteht, zwei elektrisch leitende Schichten angeordnet, von denen mindestens eine für den Lumneszenzef- fekt wirksame Widerstandsschicht 3 bildet.
Zwischen den beider Belegungen 2 und 3 befindet sich die elektrolumineszierende Schicht 40 Der elektrolumineszierende Leuchtstoff kann bei Anwendung von Wechselspannung in ein geeingnetes Dielektri- kum, z.B. Polyacrylsäurester eingebettet seine Bei Änderung der Grösse der erre- genden Spannung ergibt sich eine Verschiebung der Längsausdehnung des strichar- tigen Leuchtbildes Dadurch lässt zich in einfacher Weise eine thermometerartige Anzeige erreichen.
Eine derartige Anordnung lässt sich z.B. in vorteilhafter Weise zur Abstimmanzeige von Rundfunkempfängern verwendeno In diesem Falle dient der Leuchtkondensator als Skalenzeigero Dabei ergibt sich der Vorteil, dass die Beo- bachtung der Skalenanzeige und der Abstimmzustand des Gerätes gleichzeitig ohne
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Blickänderung beobachtet werden können.
An einem,weiteren in der Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeisppee ist die Verwendung des Leuchtkondensators als Anzeigevorrichtung für Rundfunkemp- fänger in einem Schaltbild dargestellt. Für gleiche Teile sind wiederum gleiche Bezugszeichen verwendet.
Eine spannungsführende Elektrode 14 führt dem Leuchtkondensator die Regelspannung des Gerätes über ein Schaltelement 13 zu, dessen Widerstand durch eine Spannung steuerbar verändert wird, z.B. über eine Elektronenröhre, Transis- tor oder derglo Entsprechend dem in der Schicht 3 entstehenden Spannungsabfall nimmt die Leuchtfläche mit grösser werdender Regelspannung zuo Die Anordnung ge- mäss Figo 10hat den Vorteil, dass sich-eine orverstärkung der Anzeigespannung erübrigt.
Statt einer in der Figur dargestellten rechteckigen Anzeigefläche las- sen sich natürlich alle beliebig gestalteten Flächen verwenden, z.B. kreis- oder spiralförmige
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figo 11 wieder- gegebeno Hier sind mehrere Widerstände '15 bis 18 an die anzuzeigende Spannung 5 angeschlossen. Zwischen die Widerstände sind jeweils elektrolumineszieende Zel- len 19 bis 21 geschaltete Durch eine derartige Anordnung wird erreicht, dass die elektrolumineszierenden Zellen nacheinander den Schwellwert der Spannung erreichen und nacheinander aufleuchten In vorteilhafter Weise sind die einzelnen Zellen mit Zeichen belegt, z.B. dadurch, dass eine Blende vor die Zellen angeordnet wird.
Dadunch.ist es möglich, die Grösse der Spannung direkt abzulesen.
PATENTANSPRÜCHE.
1. Vorrichtung zur Anzeige der Grösse einer elektrischen Spannung durch Anderung der Grösse eines Leuchtbildes, dadurch gekennzeichnet, dass zwichen zwei elektrisch leitenden Belegungen, von denen mindestens eine optisch durchsich- tig ist, ein elektrolumineszierender Stoff angeordnet,ist, und mindestens eine dieser Belegungen einen so grossen elektrischen Widerstand aufweist, dass beim Anlegen einer Spannung an dem einen Ende dieses Widerstandes zunächst im wesent- lichen nur'an dieser Stelle Elektrolumineszenz auftritt, die sich bei höherer Spannung stetig auf weitere Flächengebiete des Leuchtkondensators ausdehnt.
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The invention relates to a device for displaying an electrical voltage with the aid of an electroluminescent luminous capacitor
Devices are already known in which an electroluminescent phosphor is subjected to an electric field in a capacitor and is thus excited to emit light. In such arrangements, the intensity of the light emission depends on the magnitude of the electric field strength or the applied voltage. It is true that the size of a voltage can be characterized by the intensity of the light emission, but such a display is extremely imprecise because the human eye is insensitive to smaller changes in the light emission.
The invention has accordingly set itself the task of achieving a clearly visible voltage display with the aid of electroluminescent luminous capacitors in that the size of the luminous image is changed.
According to the invention, this is done in such a way that an electroluminescent substance is arranged between two electrically conductive coverings, at least one of which is optically transparent, and at least one of these coverings has such a large electrical resistance that when a voltage is applied At one end of this resistor, electroluminescence occurs essentially only at this point, and at higher voltage it continuously expands to other areas of the luminous capacitor.
With the arrangement according to the invention, even the smallest voltage changes result in a clearly visible change in the luminous image. Compared to the previously known devices for displaying voltages, e.g. Compared to electronic tubes, this arrangement has the advantage that the display device is not arranged in a vacuum. The manufacture of the electroluminescent luminous capacitors is also very cheap and simple. Furthermore, the usable luminous area is much cheaper in relation to the space required.
According to a further feature of the invention, a sharp boundary between the luminous and the non-luminous display surface can be achieved in that a layer is arranged between the two electrically conductive coverings next to the electroluminescent substance, the resistance of which changes greatly at a certain voltage level. It is advantageous to use an electroluminescent phosphor, for example cadmium sulfide, which has the property of a voltage-dependent resistance layer.
The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings:
In FIG. 1, the display area is reproduced, which shows a specific display state identified by hatching, while FIG. 2 shows a cross section through a capacitor. On a suitable carrier 1, e.g. On an optically transparent base made of glass or mica, an electrically conductive layer 2, which can also be optically transparent, is applied. Such a layer can be produced in that metals, e.g. Aluminum, evaporated in a vacuum or that vapors of metal salts, e.g. Sn Cl 2, Sn Cl 4 or '@ Cl4 can be reacted with the heated pad. In the latter case, an electrically conductive coating of metal oxide forms.
When using SnO or TiO, this coating is transparent. On the electrically conductive layer 2 is a layer of a suitably prepared electroluminescent phosphor 4, e.g. Zinc sulphide with a copper activator added in excess. The phosphor is advantageously embedded in a dielectric with a high dielectric constant, e.g. in polyacrylic acid ester. A resistive layer 3 follows the electroluminescent phosphor layer 3. This can be a thin metal layer, e.g. be made of aluminum, which is vapor-deposited in a vacuum, or a graphite layer, which is sprayed on. The line of the voltage exciting the phosphor, e.g. AC voltage are applied to the electrically conductive layer 2 and to the resistance layer 3.
The size of the
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The position is dimensioned in such a way that when the exciting voltage is applied to electrodes 2 and 3, a noticeable voltage drop occurs along the resistor. This means that when the exciting voltage is applied, the luminous surface increases steadily in the direction of the gradient of the voltage drop .
Another exemplary embodiment is shown in FIG. 3. The same reference numerals are used for the same parts. While one end of the resistance layer 3 is connected to the voltage source, the other end is connected via a resistor 7 to the lead connected to the electrically conductive layer. A voltage drop is forced along the resistance layer 3 because the resistance layer is at the connection points 2 and the conductive layer 3 there is a potential difference between these layers 2 and 3. With the appropriate dimensioning of the resistor 7, this achieves
that the lighting effect extends over the entire surface
A further embodiment is shown in FIG. 4. Here, between the resistance layer 3 and the electroluminescent layer 4, there is another layer 8, the electrical resistance of which is close to a certain threshold value with the magnitude of the applied voltage. abruptly reduced. Such a layer can e.g.
consist of suitably prepared Cds or silicon carbide. This arrangement has the advantages that the delimitation of the luminous image is particularly sharp. Reading is thereby made much easier and thus the sensitivity is significantly increased
FIG. 5 shows a plan view and FIG. 6 shows a cross section of a practical embodiment of the Leuoht capacitor
In these figures, the electrical leads to the electrodes are to be illustrated in particular. The same reference numerals have again been used for the same parts. Part of the electrically conductive, optically transparent layer 2 is not covered by the electroluminescent layer.
At the free point, the conductive layer is covered with a much stronger and mechanically more stable metal layer 10, which serves as a contact for the supply lines. This metal layer can consist of burnt-in silver or indium or indium compounds. On part of the electroluminescent layer 4 is an insulating disk 11 , e.g. made of mica, arranged The plate has several tongues 12 These are provided with a silver coating to which the leads are led. The voltage is supplied to the resistor 3 through the electrically conductive layers 9. These can advantageously consist of a sprayed-on graphite strip or be designed according to the known type of printed circuit boards.
In the latter case, the supply parts 10 can also be designed in the same way as printed circuits. When the exciting voltage 5 is applied, e.g. Alternating voltage, the result is a light image consisting of two bandso When the voltage level changes, the light bands are enlarged or reduced, with the light edges moving in opposite directions
7 shows a plan view and FIG. 8 shows a cross-section of a somewhat modified display device. In this embodiment, two electrically conductive layers are arranged on a carrier 1 made of any insulating material, of which at least one resistance layer 3 effective for the luminescence effect forms.
The electroluminescent layer 40 is located between the two layers 2 and 3. The electroluminescent phosphor can be converted into a suitable dielectric, e.g. Polyacrylic acid ester embedded in it. When the magnitude of the exciting voltage changes, there is a shift in the longitudinal extent of the line-like luminous image. This enables a thermometer-like display to be achieved in a simple manner.
Such an arrangement can e.g. can be used advantageously for tuning display of radio receiverso In this case the luminous capacitor serves as a dial pointero This has the advantage that the dial display and the tuning status of the device can be monitored simultaneously without
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Change of view can be observed.
In a further exemplary embodiment shown in FIG. 9, the use of the luminous capacitor as a display device for radio receivers is shown in a circuit diagram. The same reference symbols are used for the same parts.
A voltage-carrying electrode 14 supplies the control voltage of the device to the luminous capacitor via a switching element 13, the resistance of which is controllably changed by a voltage, e.g. Via an electron tube, transistor or the glove. Corresponding to the voltage drop occurring in layer 3, the luminous area increases with increasing control voltage. The arrangement according to FIG. 10 has the advantage that there is no need to amplify the display voltage.
Instead of a rectangular display area shown in the figure, all areas of any desired design can of course be used, e.g. circular or spiral
A further exemplary embodiment of the invention is shown in FIG. 11. Here, several resistors 15 to 18 are connected to the voltage 5 to be displayed. Electroluminescent cells 19 to 21 are connected between the resistors. Such an arrangement ensures that the electroluminescent cells reach the threshold value of the voltage one after the other and light up one after the other. The individual cells are advantageously marked with characters, e.g. by placing a screen in front of the cells.
Dadunch. It is possible to read off the magnitude of the voltage directly.
PATENT CLAIMS.
1. Device for displaying the magnitude of an electrical voltage by changing the size of a luminous image, characterized in that an electroluminescent substance is arranged between two electrically conductive coatings, of which at least one is optically transparent, and at least one of these coatings is one has such a large electrical resistance that when a voltage is applied to one end of this resistor, electroluminescence initially occurs essentially only at this point, which at higher voltage continuously expands to other areas of the luminous capacitor.