CH679821A5 - - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe. Solche Leuchtvorrichtungen werden zweckmässig als grossfor-matige Anzeigeelemente bei Grossveranstaltungen, in Sportstadien und ähnlichen verwendet.

Eine solche Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe wird beispielsweise in der JP-PS 51-22 311 beschrieben und ist dazu eingerichtet, eine Glühkathode einer Gleichspannungs-Entla-dungslampe über eine Stromquelle zu erhitzen, eine Nebenentladungsspannung über ein hochohmiges, strombegrenzendes Widerstandseiement an eine Hilfselektrode zu legen und eine Hauptentladungsspannung über ein strombegrenzendes Widerstandselement zwischen die Glühkathode und eine Anode (Steuerelektrode) zu legen. Dabei vollzieht sich zwischen der Glühkathode und der Hilfselektrode eine Nebenentladung, und die Lampe wird auf Normalbetrieb geschaltet, indem zwischen die Glühkathode und die Anode eine Hauptentladungs-Start-spannung gelegt wird, welche grösser ist als eine Nebenentladungsspannung. In einer solchen Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe und Widerstandselementen für die Neben* und Hauptentladung wird jedoch eine Versorgungsspannung benötigt, welche etwa doppelt so gross ist, wie die im Mittel an der Lampe benötigte Spannung, um den Besonderheiten der Gleichspannungsentladung Rechnung zu tragen, wie z.B. Leuchtdichteänderungen und Temperaturabhängigkeiten. Damit wird die besonders am strombegrenzenden Widerstandselement für die Hauptentladung auftretende Verlustwärme beträchtlich, und es ergeben sich Probleme. So müssen grossformati-ge Anzeigen mit einer Vielzahl von Entladungslampen mit platzraubenden und teuren Belüftungseinrichtungen versehen werden, und es wird wegen der beträchtlichen Wärmeerzeugung schwierig, eine für einen guten Wirkungsgrad der Lichtabgabe erforderliche Temperatur einzuhalten.

In der JP-OS 61-15 194 wird eine Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe mit einem induktiven Element als Strombegrenzung beschrieben, durch dessen Venwendung die Verlustwärme vermindert wird. Genauer wird ein Hochfrequenzwandler zur Umformung einer Gleichspannung in eine hochfrequente Wechselspannung verwendet, welche über einen Transformator, eine Drosselspule und eine Gleichrichterdiode an eine Entladungslampe gelegt wird. Diese Technik benötigt nicht nur teure und komplizierte Schaltkreise, sondern wirft auch neue Probleme auf. So müssen z.B. Massnahmen zur Funkentstörung getroffen werden, welche die Herstellungskosten weiter erhöhen. Um die Stromversorgung gegenüber Laständerungen stabil zu halten, ist es ferner notwendig, den Innenwiderstand des Hochfrequenzwandlers klein zu halten. Dazu muss ein voluminöser Transformator verwendet werden, was die Leuchtvorrichtung gross und teuer macht.

In der US-PS 4 649 322 wird eine Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe beschrieben, welche ohne Zunahme der Abmessungen, aber mit verminderter Wärmeabstrahlung stabil betrieben werden kann. Genauer wird eine Glühkathode in der Gleichstrom-Entladungslampe durch eine eigene Stromquelle erhitzt, ein Hochspannungspuls mit einer bestimmten Periode wird an die Glühkathode gelegt, und eine Gleichstromquelle versorgt eine Steuerelektrode der Entladungslampe mit Spannung, und zwar während einer durch eine andere Einrichtung gesetzten Haltezeit. Mit dieser Anordnung wird eine stabile Lichtabgabe dadurch erreicht, dass die Entladungslampe durch die periodischen Hochspannungspulse gestartet wird, und die Helligkeit wird über die Haltezeit der Stromversorgung geregelt. Die Einrichtung zur Erzeugung der Hochspannungspulse, ebenso die Einrichtung zum Setzen der Haltezeit, stellen jedoch zusätzliche Schaltkreise dar, welche die Herstellungskosten in die Höhe treiben und eigene Energieverbraucher mit entsprechender Verlustwärme darstellen.

Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Leuchtvorrichtung mit einer Gieichstrom-Entiadungslampe zu schaffen, bei welcher die Herstellungskosten durch eine einfachere Schaltung gesenkt werden, der Energieverbrauch, die Wärmeabstrahlung und die Abmessungen der Vorrichtung genügend vermindert werden, und bei welcher die Zustandsgrös-sen der Lampe wirksam stabilisiert werden, insbesondere ihre Startwilligkeit, die Abhängigkeit ihrer Helligkeit von der Umgebungstemperatur und die Geräuschentwicklung auf niedrigem Niveau.

Diese Aufgabe wird mittels einer Leuchtvorrichtung gelöst, welche eine Gieichstrom-Entiadungslampe aufweist mit einer Entladungsstrecke aus einer Glühkathode und wenigstens einer Anode. Eine Gleichstromquelle versorgt die Entladungslampe über ein strombegrenzendes Widerstandselement mit Strom für eine Hauptentladung, welche die Lampe zum Leuchten bringt. Eine Einrichtung für eine Nebenentladung hält die Gieichstrom-Entiadungslampe in einem Zustand der Nebenentladung, um die zum Starten der Hauptentladung benötigte Spannung klein zu halten. Die Einrichtung für die Hauptentladung steuert die Helligkeit, indem der Lampenstrom der Hauptentladung im wesentlichen konstant gehalten, aber seine Pulsdauer durch ein Helligkeitssteuersignal bestimmt wird, während eine Umschalteinrichtung für die Gleichstromquelle der Hauptentladung vorgesehen ist, welche eine an die Lampe angelegte Spannung umschaltet, und zwar synchron zu dem Helligkeitssteuersignal auf eine Startspannung für die Hauptentladung, welche die Lampenspannung der Nebenentladung ausreichend übersteigt, und auf eine Aufrechterhaltungsspan-nung für die Hauptentladung, bevor das nächste Helligkeitssteuersignal eintrifft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe;

Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm und zeigt die Bezie-

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hung zwischen der Spannungsumschaltung und der Versorgungsspannung der Hauptentladung;

Fig. 3 zeigt als Diagramm die Beziehung zwischen einer Zeit zum Einleiten der Hauptentladung und einer zweiten Versorgungsspannung in der Einrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 4 zeigt als Diagramm die Beziehung zwischen der Umgebungstemperatur, der Lampenspannung der Nebenentladung und der Lampenspannung der Hauptentladung der wie in Fig. 1 verwendeten Gleichstrom-Entladungslampe;

Fig. 5 ist ein detaillierter ausgeführter Schaltplan der Leuchtvorrichtung nach Fig. 1 ;

Fig. 6 ist ein Schaltplan einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung;

Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb von Teilen der Leuchtvorrichtung nach Fig. 6 verdeutlicht;

Fig. 8 zeigt als Diagramm die Beziehung zwischen einer Versorgungsspannung der Nebenentladung und dem Startzeitpunkt der Gieichstrom-Entla-dungslampe;

Fig. 9 ist ein Schaltplan einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung;

Fig. 10 ist ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb von Teilen der Leuchtvorrichtung nach Fig. 9 verdeutlicht; und

Fig. 11 zeigt als Zeitdiagramm, wie sich ein Spannungspuls auf die Hauptentladungsspannung auswirkt.

Während die Erfindung im folgenden anhand von Ausführungsformen in Verbindung mit den entsprechenden Zeichnungen erläutert wird, wird angemerkt, dass sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern alle Abänderungen einschliesst, und dass innerhalb des Umfangs der beiliegenden Patentansprüche abgeänderte und gleichartige Anordnungen möglich sind.

Nach Fig. 1 enthält eine Gieichstrom-Entiadungslampe 10 eine einzelne Glühkathode 11 und eine oder mehrere Steuerelektroden oder Anoden 12 (in der Ausführungsform nach Fig. 1 ist nur eine gezeigt), und innerhalb der Lampe zwischen der Glühkathode 11 und der Anode 12 besteht eine Leuchtentladungs-strecke 13, oder aber mehrere voneinander unabhängige Entladungsstrecken 13 zwischen der Glühkathode und den jeweiligen Anoden. Ausserhalb der Lampe 10 ist eine Gleichstromquelle für eine Nebenentladung Ea über ein erstes strombegrenzendes Widerstandselement 14 an der Glühkathode 11 und der Anode 12 angeschlossen, wodurch ein Schaltkreis FD für die Nebenentladung gebildet wird, auf dessen Spannung eine Startspannung einer Hauptentiadung absinkt, welche zur Stromversorgung der Hauptentladung der Gleichstrom-Entladungslampe 10 benötigt wird, wenn die Lampe in einen Zustand der Nebenladung zurückkehrt. Ferner ist eine Kathodenstromquelle Ef an die Glühkathode

11 der Gleichstrom-Entladungslampe 10 angeschlossen, welche die Glühkathode 11 mit Heizstrom versorgt. Zwischen die Glühkathode 11 und die Anode

12 ist ein Schaltkreis MD für die Hauptentladung geschaltet, welcher eine erste und eine zweite Gleichstromquelle Eb1 und Eb2 aufweist. Dieser Schaltkreis MD enthält eine Einrichtung für eine Helligkeitssteuerung, indem die Grösse der Lampenspannung für die Hauptentladung im wesentlichen konstant gehalten, aber die zeitliche Dauer eines periodischen Helligkeitssteuersignals beeinflusst wird. Ferner enthält der Schaltkreis MD eine Einrichtung, um eine Spannungsumschaltung durchzuführen, indem die Startspannung der Hauptentladung, welche die Lampenspannung der Nebenentladung ausreichend übersteigt, synchron mit dem Helligkeitssteuersignal für eine bestimmte Zeit an der Lampe anliegt, und danach eine Haltespannung für die Hauptentladung anliegt, bis das nächste Helligkeitssteuersignal eintrifft.

Genauer wird die Helligkeitssteuerung im Schaltkreis MD der Hauptentladung gebildet durch Reihenschaltung eines zweiten strombegrenzenden Widerstandselements 15, eines ersten Schaltelements 16 und einer Diode 17, welche direkt mit der Anode 12 der Lampe 10 verbunden ist, und die Einrichtung zur Spannungsumschaltung wird gebildet durch Parallelschaltung von einerseits einer Hintereinanderschaltung eines zweiten Schaltelements 18 und der zweiten Gleichstromquelle Eb2 für die Hauptentladung, welche mit der ersten Gleichstromquelle Eb1 verbunden sind, und andererseits durch eine Diode 19, welche zu dieser Hintereinanderschaltung parallel liegt und eine Überbrückungsfunktion ausführt, wobei die gesamte Parallelschaltung zwischen die vorstehend beschriebene Helligkeitssteuerung und die Glühkathode 11 der Lampe 10 geschaltet ist. Dieser Spannungsumschalter liefert an seinem Ausgang die Summe V1+V2 einer Spannung V1 einer ersten Gleichstromquelle Eb1 und einer Spannung V2 einer zweiten Gleichstromquelle Eb2, wenn das Schaltelement 18 eingeschaltet ist, und liefert als andere Ausgangsspannung nur die Spannung V1, wenn das zweite Schaltelement 18 ausgeschaltet ist, wobei die Spannung V1 der ersten Gleichstromquelle Eb1 für die Hauptentladung so gewählt ist, dass sie die Lampe kontinuierlich am Leuchten hält. Zusätzlich ist der Schaltkreis MD mit einem Anzeige-Steuerkreis 20 versehen, welcher die beiden Schaltelemente 16 und 18 steuert, um die Entladungslampe auf der Grundlage vorgegebener Bildsignale bei der Verwendung als grossformatiges Anzeigeelement zum Leuchten zu bringen.

In Fig. 2 ist schematisch eingezeichnet, wie die von der Gleichstromquelle Eb1 über das zweite strombegrenzende Widerstandselement 15 gelieferte Haltespannung VI angelegt wird, zusätzlich zum Lampenstrom der Nebenentladung, wenn das Schaltelement 16 während einer Zeit T1 eingeschaltet ist, weiche vom Anzeige-Steuerkreis 20 beispielsweise mit einer Frequenz von 60 Hz wiederholt wird. Hier ist vorgesehen, dass das zweite Schaltelement 18 im selben Zeitpunkt wie der Beginn von T1 eingeschaltet wird, wobei die Zeitdauer T2 beispielsweise 0,2 ms beträgt. Beim Starten der Hauptentladung in einem der Entladungszyklen wird die hohe Startspannung Vs=V1+V2 angelegt, wenn die beiden Schaltelemente 16 und 18 eingeschaltet sind, und die Lampe gelangt zuverlässig vom Zustand der Nebenentladung in den Zustand der

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Hauptentladung, auch wenn die Lampenspannung relativ hoch ist, weil beispielsweise die Umgebungstemperatur der Lampe geringer ist oder sich die Spannung bei der Herstellung der Lampe 10 erhöht hat. Die Einschaltzeit T2 des zweiten Schaltelements 18 wird in Abhängigkeit der Grössen V2 und T12 festgelegt. T12 ist die zum Einleiten des Zu-stands der Hauptentladung benötigte Zeit und wird als Ergebnis von Versuchen in Abhängigkeit von der Spannung V2 der zweiten Gleichstromquelle Eb2 der Hauptentladung als eine Funktion TT erhalten, welche in Fig. 3 gezeigt ist. Es stellt sich heraus, dass bei einer Wahl von 15 V für die Spannung V2 der Quelle Eb2 die Zeit T12 mit 0,2 ms gewählt werden kann.

Weitere Versuche über die Verhältnisse zwischen der Umgebungstemperatur der Entladungslampe 10 und der an diese angelegten Spannung ergeben die in Fig. 4 gezeigten Beziehungen. Die Lampenspannung der Nebenentladung folgt der durchgezogenen Kurve FD, während die Lampenspannung der Hauptentladung entlang der durchbrochenen Kurve MD verläuft. Unter der Annahme, dass die Lampenspannung V1a der Hauptentladung bei einer Umgebungstemperatur von 25°C 20 Volt beträgt, wird die über die Helligkeitssteuerung und das strombegrenzende Widerstandselement 15 an die Entladungslampe 10 gelegte Spannung mit Vs und der Lampenstrom mit 11a bezeichnet. Die Spannung Vs muss dann bei herkömmlichen Leuchtvorrichtungen mit Gleichstrom-Entladungslampen 45 V betragen, wenn das Zünden der Lampe bis herab zu einer Umgebungstemperatur von -20°C gewährleistet sein soll. In diesem Fall wird der Leistungsverlust Wo an dem strombegrenzenden Widerstandselement in einem konventionellen Entladungsschaltkreis

Wo = 11a x (Vs-V1a) = 25 x 11a,

womit die Wärmeentwicklung am zweiten strombegrenzenden Widerstandselement 15 beträchtlich wird. Im Gegensatz dazu wird bei der Erfindung der Stromverbrauch W1 an dem strombegrenzenden Widerstandselement 15 im Schaltkreis MD der Hauptentladung zu

W1 = l1a(Vs-V1a) x 0,2/16,7 +

l1a(V1-V1a) x (16,7-0,2)/16,7 = 15,1 x 11a,

und sogar wenn V1 auf 35 V gesetzt wird, um eine mögliche Abnahme der Spannung zur Stabilisierung des Leuchtens der Lampe zu berücksichtigen, kann der Stromverbrauch W1 des strombegrenzenden Widerstandselements in der erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung auf etwa den halben Wert des Stromverbrauchs Wo des gleichen Elements in konventionellen Vorrichtungen vermindert werden. Damit kann die Verlustwärme einer erfindungsgemässen Leuchtvorrichtung bemerkenswert reduziert werden, die Abmessungen der Belüftungseinrichtungen vermindert werden, und es kann erreicht werden, dass grosse und teure Belüftungseinrichtungen entfallen. Angemerkt sei, dass der Schaltkreis selbst mit dem strombegrenzenden Widerstandselement preiswert hergestellt werden kann, so dass die allgemeinen Herstellungskosten bemerkenswert vermindert werden, weil die Schaltungsanordnung einfach ist und weder ein Hochfrequenzwandler noch zusätzliche komplizierte Schaltkreise benötigt werden.

In der vorstehenden Ausführungsform setzt die Startspannung V1+V2 der Hauptentladung gleichzeitig mit dem Einschalten des ersten Schaltelements 16 ein. Die Anordnung kann so modifiziert werden, dass diese Zeit phasenverzögert ist, so dass das Verhalten der Entladungslampe 10 beim Übergang vom Zustand der Nebenentladung zum Zustand der Hauptentladung sehr verbessert werden kann.

Fig. 5 zeigt eine detaillierter ausgeführte Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, in welcher ein PNP-Transistor 46 als erstes Schaltelement verwendet wird, und das zweite strombegrenzende Widerstandselement mittels eines Konstantstromkreises 45A gebildet wird, welcher den PNP-Transistor 46 und einen Widerstand 45 aufweist und als Stromfühler wirkt. An die Helligkeitssteuerung zusammen mit dem zweiten strombegrenzenden Widerstandselement sind eine Treiberstromquelle Ec und ein Treibertransistor 46a separat zum Schaltkreis MD der Hauptentladung zugeschaltet, und ein Steuerkreis 51 zur Pulsweitemodulation (im folgenden kurz PWM genannt) ist parallel zu der Treiberstromquelle Ec angeschlossen. An diesen PWM-Steuerkreis 51 führt ein Steuerausgang eines Anzeige-Steuer-kreises 50, während eine Basis des Treibertransistors 46a von dem PWM-Steuerkreis 51 so angesteuert wird, dass auf das Ein- und Ausschalten des Treibertransistors hin auch der PNP-Transistor 46 ein- oder ausgeschaltet wird, womit die Helligkeitssteuerung vewirklicht ist. Der Steuerausgang des Anzeige-Steuerkreises 50 zu dem PWM-Steuerkreis 51 gelangt gleichzeitig an eine Gleichlaufsteuerung 52, und ein Transistor 48 als zweites Schaltelement wird gleichzeitig mit dem Transistor 46 des ersten Schaltelements eingeschaltet, so dass beim Starten der Hauptentladung die hochgespannte Startspannung V1+V2 anliegt, wie in Fig. 2 gezeigt. Zusätzlich können die Helligkeitsdaten vom Anzeige-Steuerkreis 50 an den PWM-Steuerkreis 51 gelangen und diesen auf der Grundlage der Helligkeitsdaten in Betrieb setzen. Die übrigen Schal-tungsbestandteile und Wirkungsweisen des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 sind die gleichen wie in der Ausführungsform nach Fig. 1, wobei die Bezugszahlen übereinstimmender Komponenten um 30 erhöht sind.

Wenn die Leuchtdaten, welche Informationen über Beginn und Ende der Leuchtdauer umfassen, vom Anzeigesteuerkreis 50 an die Gleichstrom-Entladungslampe 40 in der Vorrichtung nach Fig. 5 gelangen, werden sie in ein Helligkeitssteuersignal verwandelt, und zwar mittels eines PWM-Steuersi-gnals am PWM-Steuerkreis 51, an welchem die Versorgungsspannung der Treiberstromquelle Ec anliegt. Auf dieses Helligkeitssteuersignal hin schaltet der Treibertransistor 46a ein, und der PNP-Transistor 46 schaltet ebenfalls ein, wodurch der Konstantstromkreis 46A mit dem PNP-Transistor

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46 und dem strombegrenzenden Widerstand 45 leitend wird, so dass die Spannung der Hauptentladung über die Sperrdiode 47 an der Gleichstrom-Entladungslampe 40 anliegt. Andererseits spricht ein Transistor 48, welcher das zweite Schaltelement bildet, auf ein Zeitsignal an, welches von der Gleichlaufsteuerung 52 synchron mit dem Einschalten des PNP-Transistors 46 als erstem Schaltelement geliefert wird, und schaltet ein. Die Gleichlaufsteuerung 52 ist mit einer festen Zeitfunktion versehen und dafür eingerichtet, die Zeit T2 aus Fig. 2 zu setzen, wodurch die Startspannung Vs=V1+V2 der Hauptentladung während dieser Zeit T2 an eine Reihenschaltung des Konstantstromkreises 45A, der Diode 47 und der Entladungslampe 40 gelegt wird. Während dieser Zeit liegt Vs um einen genügenden Betrag über der Spannung der Nebenentladung, der Entladungszustand der Lampe kann sanft in den Zustand der Hauptentladung überführt werden, und die Spannung V1 für die Haltespannung der Hauptentladung mittels der ersten Gleichstromquelle Eb1 wird nach Verstreichen der Zeit T2 angelegt. Bei dieser Betriebsweise kann der Lampenstrom der Hauptentladung in jedem Zustand der Versorgungsspannung konstant gehalten werden, ob der Spannungswert des Schaltkreises MD der Hauptentladung nun V1+V2 oder V1 ist, und die Reaktionsfähigkeit der Gleichstrom-Entladungslampe 40 auf die Steuersignale für die Anzeige kann hervorragend gemacht werden. Ebenso wird eine hohe Linearität in der Beziehung zwischen Pulsdauer und der Helligkeit der Lampe erreicht.

Gemäss einer anderen Anwendung der Erfindung wird eine Leuchtvorrichtung mit einer Entladungslampe nutzbar in Räumen, bei Nacht usw. verwendet. Während eine mit solchen Leuchtvorrichtungen versehene Anzeige für die Anwendung bei Tageslicht grosse Helligkeit aufweisen muss, genügt für die Verwendung in Räumen oder bei Nacht eine maximale Helligkeit von 1/2 bis 1/3 der Helligkeit unter Sonnenlicht, und eine Verminderung der minimalen Helligkeit (Schwarzpegel) wird für eine gute Anzeigequalität wichtig. In der vorhergegangenen Ausführungsform ist es möglich, eine hervorragende Anzeigefähigkeit zu erreichen, obwohl die Wärmeerzeugung auf die Hälfte derer von konventionellen Anzeigen vermindert wird und eine hohe Linearität zwischen der Pulsbreite und der Helligkeit sogar in Bereichen relativ geringer Helligkeit erreicht wird. In der obigen Ausführung, in welcher die Spannung der Nebenentladung konstant an die Gleichspannungs-Entladungslampe gelegt ist, oder, anders gesagt, die Lampe konstant schwach oder stark beleuchtet wird, ist die minimale Helligkeit jedoch relativ hoch, und wenn die maximale Helligkeit einfach geringer gemacht wird, geschieht es leicht, dass das Kontrastverhältnis abnimmt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird daher eine Leuchtvorrichtung mit einer Entladungslampe offenbart, mittels welcher die minimale Helligkeit merklich vermindert werden kann.

Falls die Lampenspannung der Nebenentladung ständig an der Entladungslampe anliegt, wie in Fig. 11 gezeigt, hat sich gezeigt, dass ein Hochspannungspuls HPV auftreten kann. Dieser kann am Beginn des Zustands der Nebenentladung und nach dem Zustand der Hauptentladung und zu jedem Zeitpunkt auftreten, wenn der Lampenstrom für die Entladungslampe in dem Zeitintervall gesteuert wird, welches durch die Stellung des ersten Schaitele-ments auf Ein bestimmt wird. Es wird angenommen, dass ein solcher Hochspannungspuls HPV durch eine Schwankung der Entladungserscheinung an der Anode der Gleichstrom-Entladungslampe verursacht wird. Im Beispiel ist angenommen, dass der Hochspannungspuls grösser ist, als die Versorgungsspannung für die Nebenentladung, so dass der Zustand der Nebenentladung nicht mehr aufrechterhalten werden kann, und weder die Helligkeitssteuerung noch der Zustand der Nebenentia-dung mehr wirksam sind. Damit wird es notwendig, die Versorgungsspannung der Nebenentladung grösser als die Spannung des Pulses HPV zu machen, weswegen eine Verminderung der minimalen Helligkeit über die Versorgungsspannung der Nebenentladung Schwierigkeiten bereitet.

Gemäss der genannten Anwendung der Erfindung wird eine Leuchtvorrichtung mit einer Entladungslampe geschaffen, welche sich von den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 5 unterscheidet und mit welcher die minimale Helligkeit unter Berücksichtigung der vorstehenden Schwierigkeiten merklich gesenkt werden kann. In Fig. 6 ist die Anode 72 der Gleichstromentladungslampe 70 mit einer Helligkeitssteuerung verbunden, welche eine Reihenschaltung aus einem strombegrenzenden Wider-standseiement 75, einem Schaltelement 76 und einer Diode 77 aufweist, an welche eine Spannung einer einzigen Gleichstromquelle Eb für die Hauptentladung angelegt ist. Das Schaltelement 76 wird durch einen Ausgang des PWM-Steuerkreises 81 betätigt, welcher mit dem Anzeige-Steuerkreis 80 verbunden ist, welcher wiederum dem PWM-Steuer-kreis 81 zusammen mit den Helligkeitsdaten ein Scannsignal Vss liefert, welches gleichzeitig an die in zwei Stufen vorgesehenen Zeitglieder 83 und 84 gelangt. Diese Zeitglieder 83 und 84 sind hier so eingerichtet, dass sie das Scannsignal Vss in der Art verzögern, dass das erste Zeitglied 83 eine Verzögerungszeit T3 bildet, und das zweite Zeitglied 84 eine andere Verzögerungszeit T4, wie in dem Zeitdiagramm nach Fig. 7 ersichtlich. Das bei Durchgang der Zeitglieder 83 und 84 entstehende Ausgangssignal (Fig. 7 [c]) gelangt an einen Hochspannungs-Schaltkreis 85, welcher mit seinem einen Ende mit der Stromversorgung Ea der Nebenentladung verbunden ist, und mit seinem anderen Ende über das strombegrenzende Widerstandselement 74 mit der Anode 72 der Gleichstrom-Entladungslampe 70 verbunden ist. Der Hochspannungs-Schaltkreis wird mit den vorgegebenen Verzögerungszeiten T3 und T4 ein- und ausgeschaltet, abhängig davon, wann die Spannung der Gleichspannungsquelle Eb der Hauptentladung zwischen die Glühkathode 71 und die Anode 72 der Entladungslampe 70 angelegt wird.

Das Scannsignal Vss, welches von dem Anzeige-Schaltkreis 80 geliefert wird, wird durch den Graph (a) in Fig. 7 wiedergegeben, die dem Zeitglied 83 entsprechende Verzögerungszeit T3 durch den Graph

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(b) nach Fig. 7, und die Verzögerungszeit T4 hinter dem Zeitglied 84 wird durch den Graph (c) in Fig. 7 wiedergegeben. Nach Fig. 7 (d) ist der Hochspan-nungs-Schaltkreis 85 nur während der Verzögerungszeit T4 des zweiten Zeitgliedes 84 eingeschaltet, während derer der Lampenstrom für die Nebenentladung über das strombegrenzende Widerstandselement 74 an die Entladungslampe 70 gelangt. Genauer wird die Verzögerungszeit T3 des ersten Zeitgliedes 83 so gesetzt, dass sie kurz vor Eintreffen des nächsten Scannsignals Vss endet. Im Falle der Verwendung von 60 Hz Wiederholfrequenz ergibt sich ein Zeitintervall von 16,7 ms, und das Ausgangssignal des Zeitgliedes T3 setzt 16,7 ms -T3 ms vor dem Scannsignal ein, wobei diese Zeit zum Starten der Lampe und für die Ne-benentiadung ausreichen muss. Die Wahl der Verzögerungszeit T3 wird experimentell durch Messung der zum Starten der Entladungslampe 70 benötigten Zeit bestimmt, indem die Spannung der Stromquelle Ea für die Nebenentladung variiert wird, wie in Fig. 8 graphisch gezeigt. Wenn beispielsweise die Spannung der Stromversorgung Ea der Nebenentladung 500 V beträgt, wird die Entladungslampe 70 gestartet, wenn diese Spannung für eine Zeitspanne von 0,6 bis 0,7 ms anliegt.

Das Scannsignal erscheint jedesmal, wenn die Anzeigevorrichtung mit den erfindungsgemässen Leuchtvorrichtungen aktiviert wird. Eine grosse Zahl von Gleichstrom-Entladungslampen 70, welche die grossformatige Anzeige bilden, werden gleichzeitig durch ein und dasselbe Scannsignal Vss als Referenzsignal gestartet. Die Entladungslampen 70 werden zyklisch in den Zustand der Nebenentladung versetzt, und zwar durch die Pulse, welche für die Zeit T4 vom zweiten Zeitglied 84 geliefert werden und eine optimale Pulslänge und Phasenverschiebung haben. Fig. 7 (c) zeigt die Pulse im Vergleich mit dem periodischen Scannsignal Vss bei einer Frequenz von 60 Hz. Wenn die Lampen im Zustand der Nebenentladung sind, wird die Dauer der Hauptentladung durch Anlegen der Spannung der Stromquelle Eb gesteuert, welche beträchtlich kleiner als die Spannung der Stromquelle Ea für die Nebenentladung ist. In dieser Schaltung wird es vermieden, dass Hochspannungspulse, deren Amplitude die Spannung der Stromquelle der Nebenentladung übersteigt, kurz nach dem Ausschalten des ersten Schaltkreises und vor Anlegen der Hauptentladungsspannung auftreten, und das Leuchten der Nebenentladung wird geglättet. Weil in diesem Fall das Leuchten der Nebenentladung auf eine kurze Periode von etwa 2 bis 3 ms innerhalb der Dauer des Zyklus von 16,7 ms beschränkt werden kann, kann die durchschnittliche Helligkeit während der Dunkelzeit, während kein Entladungsstrom fliesst, auf etwa 1/5 vermindert werden, so dass sich die minimale Helligkeit vermindert und sich das Kontrastverhältnis bemerkenswert erhöht.

Die anderen Schaltungsbestandteile und Wirkungsweisen in der Ausführungsform nach Fig. 6 sind im wesentlichen die gleichen wie in den Ausführungsformen nach den Fig. 1 oder 5.

Fig. 9 zeigt die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 6 detaillierter. Die Gleichstrom-Entladungslampe 100 hat eine gemeinsame Glühkathode 101 sowie in diesem Beispiel drei Anoden 102R, 102G und 102B mit jeweils voneinander unabhängigen Entladungsstrecken 103R, 103G und 103B für die drei Primärfarben Rot, Grün und Blau. Die jeweiligen Entladungsstrecken 103R, 103G und 103B haben eine durchschnittliche Einschaltdauer von 50% und leuchten mit einer Periode von 8,8 ms auf. Das Scannsignal Vss vom Anzeigesteuerkreis 110 gelangt über ein Trennglied 112, ein erstes Zeitglied 113 und ein zweites Zeitglied 114 an den Hochspan-nungs-Schaltkreis 115. Diese Reihenschaltung erfolgt für die jeweiligen Moden 102R, 102G und 102B gemeinsam, was die Schaltung vereinfacht, und die Spannung der Stromquelle Ea für die Nebenentladung wird über erste strombegrenzende Widerstandselemente 104R, 104G und 104B an die jeweiligen Entladungsstrecken 103R, 103G und 103B gelegt, und zwar nur während der Einschaltzeit des Hochspannungs-Schaltkreises 115. Der PWM-Steuerkreis 111 erhält von dem Anzeigesteuerkreis 110 die Leuchtdaten sowie das Scannsignal Vss und ist mit den Helligkeitssteuerungen 116R, 116G und 116B verbunden, welche jeweils eine Reihenschaltung aus einem zweiten strombegrenzenden Widerstandselement 105 und einem Schaltelement 106 aufweisen, so dass die Ausgangssignale der Helligkeitssteuerung an jeweils eine der Anoden 102R, 102G und 102B gelangen.

Wenn die Vorrichtung nach Fig. 9 in Betrieb genommen wird, wird das Scannsignal Vss mit einer Frequenz von beispielsweise 60 Hz im Anzeige-Steuerkreis 110 erzeugt. Sodann werden mittels Flip-Flops oder ähnlichen Schaltkreisen im PWM-Steu-erkreis 111 gemäss einer vorbestimmten Folge die benötigten Scannsignale VssR, VssG und VssB für die jeweiligen Entladungsstrecken 103R, 103G und 103B erzeugt, deren zeitlicher Verlauf in Fig. 10 (a) bis (c) gezeigt ist Diese Signale vom PWM-Steuerkreis 111 gelangen an die jeweiligen Helligkeitssteuerungen 116R, 116G und 116B. Bei Eintreffen der Signale wird das Schaltelement 106 in der jeweiligen Helligkeitssteuerung 116R, 116G und 116B für eine feste Zeit und synchron mit den Leuchtdaten eingeschaltet, wobei die relative Einschaltdauer etwa 50% beträgt bei einer Wiederholperiode von 8,8 ms. Andererseits gelangt das Scannsignal Vss auch über das Trennglied 112 an die in Reihe geschalteten ersten und zweiten Zeitglieder 113 und 114 wie in der vorhergehenden Ausführungsform nach Fig. 6. Damit ist der Hochspannungs-Schaltkreis 115 nur während der Zeit T4 nach Fig. 10 (d) eingeschaltet, und die Spannung der Stromquelle Eb für die Nebenentladung wird simultan an die jeweiligen Leuchtentla-dungsstrecken 103R, 103G und 103B gelegt. Nach einer Zeit 16,7 ms - T3 ms nach Beginn der Nebenentladung wird die Spannung der Stromquelle Eb für die Hauptentladung zunächst über die Helligkeitssteuerung 116R, welche ein Konstantstromkreis ist, an die Entladungsstrecke 103R gelegt, und in der Folge gelangt sie nacheinander über die jeweiligen Helligkeitssteuerungen 116G und 116B an die jeweiligen Leuchtentladungsstrecken 103G und 103B (Graphen [e] bis [g] in Fig. 10).

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kungsweisen der Ausführungsform nach Fig. 9 sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen nach den Ausführungsformen der Fig. 6 oder nach den Fig. 1 und 5.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe, die eine Entladungsstrecke aus einer Glühkathode und wenigstens einer Anode aufweist, mit einer Einrichtung für eine Hauptentladung, die eine Gleichstromquelle aufweist, welche die Entladungslampe über ein strombegrenzendes Widerstandselement mit Strom versorgt und mittels der Hauptentladung zum Leuchten bringt, sowie einer Einrichtung für eine Nebenentladung, welche die Entladungslampe in einem Zustand der Nebenentladung hält, um die zum Starten der Hauptentladung benötigte Spannung klein zu halten, wobei die Einrichtung für die Hauptentladung eine Einrichtung enthält, welche die Helligkeit dadurch steuert, dass der Lampenstrom der Hauptentladung im wesentlichen konstant gehalten, aber seine Pulsdauer durch ein periodisches Helligkeitssteuersignal bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschalteinrichtung für die Gleichstromquelle der Hauptentladung vorgesehen ist, welche eine an die Lampe angelegte Spannung umschaltet, und zwar synchron zu dem Helligkeitssteuersignal auf eine Startspannung für die Hauptentladung, welche die Lampenspannung der Nebenentladung ausreichend übersteigt, und auf eine Aufrechterhaltungsspan-nung für die Hauptentladung, bevor das nächste Helligkeitssteuersignal eintrifft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstrom-Entladungslam-pe mehrere Anoden aufweist, bezüglich derer mehrere Leuchtentladungsstrecken gebildet sind, und dass die Gleichstromquelle mehrere Leuchtentladungsstrecken gleichzeitig mit Spannung versorgen kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das strombegrenzende Widerstandselement Teil eines Konstantstromkreises ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung für die Nebenentladung eine Steuerung enthält, welche die Nebenentladung für eine bestimmte Zeit einschaltet, welche vor Eintreffen des Helligkeitssteuersignals einsetzt.

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