CS230354B1

CS230354B1 - Obrazová elektronka

Info

Publication number: CS230354B1
Application number: CS300380A
Authority: CS
Inventors: Vladimir Sellner
Original assignee: Vladimir Sellner
Priority date: 1980-04-29
Filing date: 1980-04-29
Publication date: 1984-08-13

Abstract

Vynález se týká obrazové elektronky pro černobílé televizní přijímače nebo displeje. Dosavadní způsob ochrany, zejména polovodičových součástek před poškozením výbojem v obrazovce v zařízeních používajících obrazovku, spočívá v používání jisk- řiští u obrazovky, která definují cesty výbojových proudů, v zařazování oddělovacích odporů v sérii s jiskřišti a ve způsobu zapojení, který izoluje výbojovou energii od kostry a vede ji zpět k místu vzniku, to znamená k obrazovce. Jde tedy vesměs o způsoby ochrany prováděné mimo vlastní obrazovku. Přes značnou účinnost uvedených způsobů ochrany část energie uvolněné výbojem v obrazovce proniká do nízkonapěťových obvodů zařízení používajícího obrazovku, kde způsobuje poruchy. Proto vyžadují polovodiče používané v zařízeních s obrazovkami náročný způsob ochrany, zejména rozsáhlou filtrací přiváděných napětí. Je známo řešení, kdy mezi studenou elektrodu jiskřišti a sběrnou elektrodu vnější vodivé vrstvy kónusu obrazovky se vkládá selektivní útlumový člen, který omezuje maximální výbojový proud RLC okruhu obrazovky, vzniklý při samovolném výboji v obrazovce. Toto řešení však vyžaduje použití přídavinétjo Ql?vQdu 5 vlastnostmi útlumového členu

Description

Vynález se týká obrazové elektronky pro černobílé televizní přijímače nebo displeje.

Dosavadní způsob ochrany, zejména polovodičových součástek před poškozením výbojem v obrazovce v zařízeních používajících obrazovku, spočívá v používání jiskřiští u obrazovky, která definují cesty výbojových proudů, v zařazování oddělovacích odporů v sérii s jiskřišti a ve způsobu zapojení, který izoluje výbojovou energii od kostry a vede ji zpět k místu vzniku, to znamená k obrazovce. Jde tedy vesměs o způsoby ochrany prováděné mimo vlastní obrazovku. Přes značnou účinnost uvedených způsobů ochrany část energie uvolněné výbojem v obrazovce proniká do nízkonapěťových obvodů zařízení používajícího obrazovku, kde způsobuje poruchy. Proto vyžadují polovodiče používané v zařízeních s obrazovkami náročný způsob ochrany, zejména rozsáhlou filtrací přiváděných napětí.

Je známo řešení, kdy mezi studenou elektrodu jiskřišti a sběrnou elektrodu vnější vodivé vrstvy kónusu obrazovky se vkládá selektivní útlumový člen, který omezuje maximální výbojový proud RLC okruhu obrazovky, vzniklý při samovolném výboji v obrazovce. Toto řešení však vyžaduje použití přídavinétjo Ql?vQdu 5 vlastnostmi útlumové2

Moderní trend televizních přijímačů, obrazových displejů a podobných zařízení, používající ke své činnosti obrazové elektronky, směřuje k daleko větší aplikaci integrovaných obvodů. Tyto komplexní součástky jsou citlivější na poruchy přepětím, než diskrétní součástky. Proto se jeví potřeba vytvořit obrazovou elektronku v provedení, které zabezpečí, aby samovolný výboj, který v obrazovce může čas od času nastat, nebyl nebezpečný pro součástky v zařízení s obrazovkou používané. Je znám určitý druh obrazovky jen pro barevné zobrazování, kde vodivá vrstva, nanesená na vnitřní stěně kónusu obrazovky, jež tvoří kondenzátor s vnější vodivou vrstvou obrazovky, je provedena jako vrstva odporová. V odborné literatuře má takové provedení označení „Soft Flash“.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje podle tohoto vynálezu obrazová elektronka pro černabílé televizní přijímače nebo displeje, opatřená na vnější straně kónusu baňky vodivou vrstvou se sníženou vodivostí.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že obrazová elektronka obsahuje vnitřní vodivou vrstvu upravenou na vnitřní straně kónusu obrazovky propojenou s třetí a pátou mřížkou systému obrazovky, tvořící spolu s vnějho členu.

ší vodivou vrstvou kondenzátor, jehož tg δ má hodnotu 6.10^-4 až 1,25.10⁴.

Účelem vynálezu je odstranit stávající nedostatky obrazovek, spočívající v tom, že část energie uvolněné nahodilým výbojem v obrazovce proniká do nízkonapěťových obvodů zařízení používajícího obrazovku, a tím poškozuje zejména polovodičové součástky, případně snižuje jejich životnost, nebo vyžaduje náročné způsoby zapojení pro zabránění výše popsaným škodám.

Výhody obrazovky podle vynálezu spočívají v tom, že se vnášejí do výbojového RLC okruhu, jako součásti zařízení používajícího obrazovku, žádoucí ztráty, které jednak způsobují, že výbojový proud protékající RLC okruhem při samovolném vývoji v obrazovce se sníží, zbaví se periodicity a prodlouží se cyklus jeho trvání, což dále podstatně omezuje možnost přenosu výbojem uvolněné energie do nízkonapěťových obvodů zařízení s příznivým důsledkem na životnost, zejména polovodičových součástek, případně na nároky ochranných opatření pro tyto součástky.

Obrazová elektronka podle vynálezu bude následovně blíže popsána v příkladovém provedení s pomocí připojených vyobrazení, kde obr. 1 znázorňuje základní uspořádání výbojového okruhu obrazové elektronky, obr. 2 značí náhradní schéma obrazové elektronky podle obr. 1, obr. 3 značí úplné náhradní schéma RLC obvodu obrazovky, obr. 4 značí fotografovaný průběh volného kmitu obrazovky, obr. 5 značí jednak periodický průběh proudu volného kmitu při samovolném výboji za podmínek uvedených na obr. 4 a dále aperiodický průběh proudu RLC okruhu obrazovky v případě zvětšení ztrátového odporu RLC okruhu obrazovky.

Na obr. 1 je znázorněno základní uspořádání výbojového okruhu obrazové elektronky, sestávající z elektrody vytvořené vodivou vrstvou 1 nanesenou na vnitřní stěnu kónusu 2 obrazovky, který současně tvoří dielektrikum kondenzátoru, a vnější elektrody vytvořené vnější vrstvou 3 se sníženou vodivostí, nanesenou na vnější část kónusu 2 obrazovky, elektrodového systému 4 obrazovky, kde nastává výbojový přeskok v místě j, vestavěného jiskřiště jn vně obrazovky a spojovacího vodiče 5 spojujícího studenou elektrodu jiskřiští jn se sběrnou elektrodou 6, která je určena pro zprostředkování spojení vnější vodivé vrstvy 3 se sníženou vodivostí, se spojovacím vodičem 5.

Výše uvedené základní uspořádání obrazové elektronky znázorněné na obr. 1 s náhradním schématem na obr. 2 a 3 uvádí podmínky pro ilustraci samovolného výboje v obrazovce. Výboj nastává mezi elektrodami systému 4 obrazovky. Při výboji se elektrický náboj potřebný pro řádnou činnost obrazovky, nashromážděný na elektrodě kondenzátoru C, tvořeného vnitřní vodivou vrstvou 1, dielektrikem stěny kónusu 2 obrazovky a vnější vodivou vrstvou 3 se sníženou vodivostí, vybíjí a prochází přes jiskřiště j a jn, přes spojovací vodič 5 ke sběrné elektrodě 6, jejímž prostřednictvím přejde na vnější vodivou vrstvu 3 se sníženou vodivostí.

Vodivá cesta od elektrody vytvořené vodivou vrstvou 1, přes elektrodový systém 4 obrazovky, místo výbojového přeskoku j, vnější vestavěné jiskřiště jn, spojovací vodič 5 a sběrnou elektrodu 6, zprostředkující spojení s druhou elektrodou kondenzátoru C, představovanou vnější vodivou vrstvou 3 se sníženou vodivostí, představuje celkovou indukčnost okruhu L. Tato indukčncst L spolu s kapacitou kondenzátoru obrazovky C vytvořenou vodivou vrstvou 1, dielektrikem stěny kónusu 2 obrazovky, vnější vodivou vrstvou 3 se sníženou vodivostí a ztrátovými odpory uvedených prvků, vyjádřenými v náhradním schématu na obr. 3 odporem Rz, tvoří kmitavý obvod RLC volných ipřl respekkmitů o parametrech ω tování ztrát obvodu

V naznačeném kmitavém RLC výbojovém obvodu při výboji přes jiskřiště j a jn se energie dodávaná ze zdroje 7 vysokého napětí o vnitřním odporu Ri, nashromážděná

CU² v kondenzátoru C — energie Wc = —— (Joule) přemísťuje do indukčnosti L s enerLI² gií WL = —-— a naopak, formou volného tlumeného kmitu.

Zmíněný děj se uskutečňuje za resonančních podmínek. Pokud jsou tedy známy parametry obvodu — hodnoty R, L, C, stejnosměrné napětí Uvn, na něž je kondenzátor C nabit, lze určit jak maximální velikost napětí i proudu, který se při výboji v kmitavém okruhu uzavírá, tak napěťové poměry na elektrodách kondenzátoru C vůči chassis zařízení vzhledem k odbočce indukčnosti L. Takový fotografovaný průběh proudu volného kmitu obrazovky při samovolném výboji v černobílém televizním přijímači a při napětí zdroje vysokého napětí 20 kV je na obr. 4 pořízen s použitím obrazovky typu A 61 — 120 W.

Rozborem a měřením lze určit tyto výsledky:

f = 4,1 MHz;

C = 2080 pF;

L = 0,75 uH;

/ —= 19 Ohm;

Rz = 6 Ohm;

Io = 1050 A;

Ivp max = 800 A;

Umax na vnější vodivé vrstvě proti chassis při průběhu výbojového kmitu = 10 kV.

Při normální činnosti obrazovky působí velká plocha vnější vodivé vrstvy 3 kónusu 2 obrazovky, která je spojena s chassis zařízení, odstínění vodivé vrstvy 3 kónusu 2 obrazovky od propojovacích vodičů a součástek zařízení, používajícího obrazovku a umístěných v blízkosti obrazovky.

Při samovolném výboji v obrazovce, způsob a místo spojení RLC okruhu obrazovky s chassis zařízení, který je pro zařízení používající polovodiče a obrazovku přesně definován, a je nutno jej zachovat z hlediska ochrany součástek, které vytvářejí a přivádějí signály a napětí potřebná pro elektrodový systém 4 obrazovky, je příčinou, že na velké ploše vnější vodivé vrstvy 3 stěny kónusu 2 obrazovky, vlivem periodického charakteru tlumeného kmitu RLC okruhu obrazovky, se objevují proti chassis zařízení napětí řádu kilovoltů o kmitočtu daném parametry RLC okruhu obrazovky, cca 4 MHz, která vlivem rozptylových kapacit, i malých hodnot, propojovacích spojů a součástek umístěných v blízkosti obrazovky, které mají tyto spoje a součásti vůči velké ploše vnější vodivé vrstvy 3, kónusu 2 obrazovky, jsou příčinou přenosu škodlivých napětí i do jiných částí a obvodů zařízení, kde ohrožují svou napěťovou úrovní zejména životnost a spolehlivost polovodičových součástek zařízení. Také velký proud řádu set ampérů, probíhající zejména v prvé části tlumeného kmitu RLC okruhu obrazovky, indukuje v okolních vodičích škodlivá napětí.

K docílení ochrany součástek v elektronických zařízeních, používajících ke své činnosti obrazovku s možností náhodného výboje, případně aby bylo zabráněno jiným závadám v činnosti zařízení následkem výbojů, zapojení obrazovky podle vynálezu zabezpečuje, aby při samovolném výboji v obrazovce všechna elektrická energie nahromaděná v kapacitě výbojového RLC okruhu se přeměnila na teplo již během prvního kmitu a magnetická energie se tak již ke konci vybíjení kondenzátoru nenahromadila. V takovém případě, že nevznikne na konci vybíjení kondenzátoru žádná magnetická energie, kmitání přestane. Kondenzátor se vybil do odporu — obvod se stal aperiodlckým. Podmínka pro aperiodicitu obvodu je zvětšení ztrátového odporu Rz na hodnotu Rz š ²]/^—Ί— V takovém případě se při samovolném výboji v obrazovce na vnější vodivé vrstvě 3 stěny kónusu 2 obrazovky neobjevuje napěí a maximální hodnota proudu v RLC okruhu obrazovky je nižší a utlumení průběhu je časově pomalejší než v zařízeních bez ochrany, jak znázorňuje obr. 5b. Obr. 5a znázorňuje průběh proudu RLC okruhu za podobných podmínek jako na fotografovaném průběhu znázorněném na obr. 4. Obr. 5 pak znázorňuje aperiodický průběh proudu stejného RLC okruhu obrazovky s tím, že ztrátový odpor Rz RLC okruhu byl proti předchozímu případu zvětšen na celkovou hodnotu 50 ohmů.

Poněvadž vnější vodivá vrstva 3 kónusu 2 obrazovky má nižší vodivost oproti vodivé vrstvě 1, výrazněji přispívá k rozloženosti RLC parametrů. Proto je podstatné, jak je provedena a ve které části plochy vodivé vrstvy 3 je umístěna sběrná elektroda 6, zprostředkující spojení propojovacího vodiče 5 s celou plochou vnější vodivé vrstvy 3. Provedení a umístění sběrné elektrody 6 bude tedy závislé na hodnotě odporu vnější vodivé vrstvy 3, jak ukáže následující příklad:

U_vn = 20 kV;

odpor vnější vodivé vrstvy 3 kónusu 2 obrazovky = 400 ohmů;

L okruhu - 0,8 uH;

C_g3+g5/m = 2300 pF.

Je žádoucí, aby maximální proud ve výbojovém RLC okruhu nepřekročil 250 A.

Vlnový odpor = = 18,5 ohmu;

U_v + Rz

- R_z =

C

- 1/

U„ = R_z = 50 ohmů.

^Avp max y U

Podmínka aperiodicity = = R_z = 2 ]/—— = 37 ohmů splněna,

R, = 60 ohmů.

V takovém případě, kdy odpor vnější vodivé vrstvy 3 a = 400 ohmů, provede se sběrná elektroda 6 jen „v jednom místě“, a to v místě bližším k hrdlu obrazovky, tj. v místě menšího průměru kónusu obrazovky, aby byla získána větší hodnota ztrátového odporu Rz RLC okruhu obrazovky. Provedení spoje sběrné elektrody 6 s vnější vodivou vrstvou 3 „v jednom místě“ se rozumí, že minimální plocha styku je 20 mm².

V případě, že odpor vnější vodivé vrstvy 3 kónusu 2 obrazovky by byl větší než uvádí příklad, realizuje se sběrná elektroda 6 vodivým opásáním buď po celém obvodu kónusu, nebo jen jeho· části, při přesouvání vodivého opásání po vnější vodivé vrstvě 3, mezi nejmenším a největším průměrem kónusu — ve směru hrdlo — stínítko.

Claims

PŘEDMĚT

Obrazová elektronka pro černobílé televizní přijímače nebo displeje, opatřená na vnější straně 'kónusu baňky vodivou vrstvou se sníženou vodivostí, vyznačená tím, že obsahuje vnitřní vodivou vrstvu upravenou

VYNÁLEZU na vnitřní straně (1) kónusu (2) obrazovky propojenou s třetí a pátou mřížkou systému obrazovky, tvořící spolu s vnější vodivou vrstvou (3J kondenzátor, jehož tg δ má hodnotu 6.10^-4 až 1,25.10^-4.
2 listy výkresů