DE19839965C2 - Verfahren zum Herstellen einer Anzeigeröhre, eine nach diesem Verfahren hergestellte Anzeigeröhre und ein Verfahren zu ihrem Betreiben - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel­ len einer Anzeigeröhre für die Lichtanzeigetechnik und die Ausleuchtung von werbetechnischen Formen sowie eine nach diesem Verfahren hergestellte Anzeigeröhre und ein Verfahren zu ihrem Betreiben.

Die Ausleuchtung von ausgeformten Schriften zum Zwecke von Lichtwerbung oder von lichtgestalterischer Präsentation erfolgt nach dem Stand der Technik im wesentlichen mit verformten Hochspannungs-Leuchtröhren. Diese Technologie wurde in den 20er Jahren in Deutschland entwickelt und ist seitdem nahezu unverändert geblieben.

Die Anordnung von Hochspannungs-Leuchtröhren für derartige Einsatzzwecke erfolgt meist in Reihenschaltung an einem Streu­ feldtransformator, der die Zünd- und Brennspannung für Zündung und stabilen Betrieb liefert. Die allgemein verwendete, maxi­ male Leerlaufspannung beträgt 8.000 Volt, nach der neuen euro­ päischen CENELEC-Norm nunmehr 10.000 Volt. Die Installation der Komponenten ist aufwendig, da die Sicherheitsbestimmungen für Hochspannungsanlagen, vorgeschrieben in der VDE 0128 (bzw. europäische Nachfolgevorschrift), gelten. Die Leitungen erfor­ dern einen entsprechenden Isolationsgrad und die Befolgung re­ lativ komplizierter Verlegevorschriften.

Die Lichtausbeute von Hochspannungs-Leuchtröhren ist sehr ge­ ring, sie liegt zwischen 6 und 15 lm/W. Um ausreichende und effektvolle Ausleuchtungsergebnisse, insbesondere bei Anord­ nung hinter transluzenten Materialien, zu erzielen, sind in der Praxis Parallel-Mehrfachanordnungen von Hochspannungs- Leuchtröhren üblich. Dies führt zu hohen Kosten für Material­ komponenten und Lohnleistungen.

Die Lebensdauer derartiger Leuchtsysteme liegt in der Praxis bei 10.000 bis 15.000 Brennstunden. Infolge in den letzter Jahren zunehmend festzustellender technologischer Verkürzungen durch Kostendruck ist die Qualität und damit die wirtschaft­ liche Betriebsdauer eher rückläufig.

Fig. 1a zeigt beispielhaft die Verwendung einer Hochspan­ nungsröhre nach dem Stand der Technik, um einen Blockbuchsta­ ben L darzustellen. Die Hochspannungsröhre 10, die hierzu in einer auszuleuchtenden lichtdurchlässigen Form 12 angeordnet ist, ist an die Sekundärseite eines Hochspannungstransforma­ tors 11 angeschlossen. Während die Spannung U₁ an der Primär­ seite des Transformators 11 der Netzspannung entspricht, be­ rechnet sich die Spannung U₂ an der Sekundärseite aus dem Kathodenfall (ca. 300 V pro Röhre) plus dem Brennspannungsbe­ darf von ca. 400 V pro Meter Rohrlänge.

Fig. 1b zeigt als alternativen Stand der Technik die Verwen­ dung von Standard-Leuchtstofflampen zur Ausleuchtung von Licht­ werbe-Anzeigen als Ersatz von Hochspannungs-Leuchtröhren. Niederspannungs-Standard-Leuchtstofflampen sind in länglicher, d. h. gestreckter, kreisförmiger, U-förmiger oder Kompaktform erhältlich. Fig. 1b zeigt die Verwendung zweier Niederspan­ nungs-Standard-Leuchtstofflampen 14 und 16 zur Ausleuchtung einer lichtdurchlässigen Form 18, um einen Block-Buchstaben L darzustellen. Bei Verzicht auf die lichtdurchlässige Form 18 ergäbe sich ein ästhetisches Problem, da die gewünschte Form nur sehr vereinfacht darstellbar ist und außerdem die An­ schluß- und Halterungstechnik störend sichtbar würde.

Soll der Buchstabe L jedoch in einer charakteristischeren, ästhetisch ansprechenderen Form, wie beispielsweise in Fig. 1c dargestellt, ausgeleuchtet werden, ist hierbei wie folgt vorzugehen: Hinter einer Form 20, die größtenteils abgedun­ kelte Bereiche 22 aufweist und lediglich im Bereich 24 des darzustellenden L lichtdurchlässig ist, ist eine Niederspan­ nungs-Standard-Leuchtstofflampe 26 angeordnet. Dadurch, daß lediglich der Bereich 24 lichtdurchlässig ausgebildet ist, kann ein Betrachter Licht lediglich in der Form des Bereichs 24 erkennen. Durch Färbung des lichtdurchlässigen Bereichs 24 lassen sich die gewünschten Farbwirkungen erzielen. Die Form 20 kann nicht luftdicht ausgebildet werden, da eine Luftzirku­ lation zur Abführung der von der Lampe 26 erzeugten Wärme nö­ tig ist. Durch diese Luftzuführöffnungen dringen jedoch - vom Licht angezogen - Insekten ein, die bei Berührung der heißen Lampe absterben bzw. auf der Innenseite der Form 20 Flecken hinterlassen. Auch kann durch die Öffnungen Staub eindringen. Dies führt insgesamt zu einer fleckigen, unschönen Anzeige. Für die Bildung eines Schriftzuges müssen mehrere derartige Formen 20 aneinandergereiht werden, was zu einem ästhetisch wenig ansprechenden Eindruck führt. Insbesondere sind hiermit keine Schriftzüge erzeugbar, wie noch im Hinblick auf Fig. 15 ausgeführt werden wird. Insofern ist diese des öfteren ange­ wendete Vorgehensweise auch kein ausreichender Ersatz für die Hochspannungs-Ausleuchtungsröhre.

Aus der DE 31 12 878 A1 ist eine Niederdrucklampe bekannt, d. h. eine Leuchtstofflampe. Zur Formgebung wird das Lampenrohr in eine Form eingeführt, wobei deshalb nur Standardformen her­ gestellt werden können.

Aus der DE 34 39 874 C2 ist eine Leuchtstofflampe bekannt, bei der zum Biegen des Rohrs eine sogenannte Formrolle verwendet wird, wodurch sich kein individuell geformter Werbezug her­ stellen läßt. Die Leuchtstoffaufbringung erfolgt nach dem Formen, wobei das Formen durch einen Pressvorgang bewirkt wird.

Aus der DE 27 24 528 C2 ist eine Leuchtstofflampe bekannt, die unter Verwendung einer aufwändigen Biegevorrichtung herge­ stellt wird. Ziel ist die maschinelle Herstellung einer kom­ plizierten Form.

Schließlich betrifft die DE 34 39 326 C2 eine Auspumpvor­ richtung für Kolben von elektrischen Lampen, insbesondere ringförmigen Leuchtstofflampen. Um diese herzustellen wird jedoch wiederum eine Biegemaschine verwendet. Es liegt im Sinne dieser Druckschrift, dass sie sich die maschinelle Fertigung von Standardlampen zum Ziel setzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeigeröhre vorzuschla­ gen, dessen danach hergestellte Anzeigeröhre für Lichtwerbung oder lichtgestalterische Präsentation geeignet ist, ein wesentlich besseres Verhältnis von Lichtstrom zu aufgewendeter elektrischer Leistung als im Stand der Technik bereitstellt und hinsichtlich des Installationsaufwands unkompliziert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.

Als Gas bzw. Gasgemisch kommen bevorzugt reines Neon für so­ genannte Rotentladungssysteme, die nur rot leuchten können, oder eine Mischung aus Neon-Argon-Stickstoff in Verbindung mit Quecksilber, für sogenannte Blauentladungssysteme, die alle Leuchtfarben ermöglichen, in Betracht.

Eine nach diesem Verfahren hergestellte Anzeigeröhre, die kei­ nesfalls Beleuchtungszwecken, sondern nur Anzeigezwecken dient, hat darüber hinaus eine Vielzahl von gewichtigen Vor­ teilen.

In Ausführungsbeispielen konnten Anzeigeröhren mit einem Ver­ hältnis von Lichtstrom zu elektrischer Leistung von 30 bis 70 lm/W (Lichtausbeute) realisiert werden. Damit ist die Energie­ bilanz um ein Vielfaches besser als bei den Hochspannungs- Leuchtröhren gemäß dem Stand der Technik.

Eine derart hergestellte Anzeigeröhre wird lediglich mit Nie­ derspannung betrieben, weshalb die maximale auftretende Span­ nung im Bereich der Netzspannung liegt. Daraus ergeben sich wesentlich geringere Anforderungen an den Montageaufwand, die Sicherheitsanforderungen sowie hinsichtlich des Materialein­ satzes. Während beim Stand der Technik gemäß den Hochspan­ nungs-Leuchtröhren für die Montage ein Neonfachmann mit Zulas­ sung des zuständigen örtlichen Energieversorgungsunternehmens (Hochspannung!) nötig war, kann gemäß der vorliegenden Erfin­ dung ein beliebiger Elektriker eine derartige Röhre anschlies­ sen, insbesondere können erfindungsgemäße Anzeigeröhren nach den Niederspannungs-Installationsvorschriften installiert wer­ den und sind damit sicherheitstechnisch unproblematisch. Dies alles resultiert in wesentlich geringeren Montagekosten.

Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Anzei­ geröhre läßt sich überdies durch Einsatz eines Lichtfühlers oder Beleuchtungsstärkemessers in Verbindung mit einem mehr­ stufigen Vorschaltgerät und der Wendelheizung der Elektroden an die Umgebungshelligkeit in einer geeigneten, weiter unten dargestellten Schaltung anpassen.

Während die Hochspannungs-Anzeigeröhren aus dem Stand der Technik bei niedrigen Umgebungstemperaturen eine schlechte Ausleuchtungsqualität liefern, d. h. das Bild fleckig und inhomogen ist, ergeben sich beim Kältebetrieb der erfindungsge­ mäßen Anzeigeröhre durch den höheren Betriebsstrom deutlich günstigere Verhältnisse. Derartig hohe Betriebsströme, die für die hohe Lichtausbeute der erfindungsgemäßen Anzeigeröhre ur­ sächlich sind, lassen sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten Hochspannungsröhren nicht erzielen. Hochspannungs­ röhren für Werbezwecke, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, werden mit ca. 15 bis 100 mA betrieben. Sog. Slimline­ röhren, für die sehr große Transformatoren benötigt werden, und die deshalb für die Verwendung in der Lichtanzeigetechnik ungeeignet sind, werden mit Betriebsströmen bis zu 300 mA be­ trieben. Im Gegensatz dazu beträgt der Betriebsstrom in einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigeröhre. 170 bis 600 mA.

Durch das Dauerheizen der Elektrodenwendel wird ein flacker­ freies Einschalten mit definiertem Einschaltzeitpunkt erzielt, wodurch diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeige­ röhre zum Aufbau von Darstellungen mit hohen Schaltfrequenzen, z. B. für digitale oder analoge Betriebswertdarstellungen (Zählanzeige, Uhren, Spielstandsanzeigen für Sportstadien, usw.) eingesetzt werden kann.

Aufgrund der Verwendung von Niederspannung ist auch der War­ tungsaufwand deutlich geringer als bei den Anzeigeröhren nach dem Stand der Technik, während die Lebensdauer zumindest gleich hoch, wenn nicht höher liegt.

Das Verfahren erfordert zum reibungslosen Betrieb eine zusätz­ liche Ionisierungshilfe, die in Form von Zündhilfen wie Zünd­ streifen, Glühstarter, Kondensatorschaltungen ausgebildet sein kann. Beim Betrieb der Röhre mit einem elektronischen anstelle eines induktiven oder kapazitiven Vorschaltgeräts wird diese Funk­ tion vom Vorschaltgerät übernommen, da hier das Verhältnis von Widerstand der Entladungssäule zu erforderlicher Zündenergie günstiger ist.

In besonders vorteilhafter Weise kann mit der Anzeigeröhre ein Lichtfühler (Leuchtdichtemesser mit Schaltfunktion) verbunden sein. Im Zusammenwirken mit einer Dimmvorrichtung kann somit beispielsweise in der Dämmerung die Lichtleistung erhöht wer­ den und dann stufenweise bei zunehmender Dunkelheit wieder zu­ rückgeschaltet werden.

Je nach Wahl des Leuchtstoffs bzw. des Leuchtgasgemisches las­ sen sich unterschiedliche Farben realisieren.

Die erfindungsgemäße Anzeigeröhre kann auf verschiedene Weise betrieben werden: Bei Dauerbetrieb der Anzeigeröhre werden die Wendelelektroden bis zum Zünden vorgeheizt, dann wird die Hei­ zung abgeschaltet. Diese Betriebsart findet vorzugsweise dann Anwendung, wenn keine hohe Schalthäufigkeit erforderlich wird, also z. B. in einer Werbeanlage, die abends eingeschaltet und morgens ausgeschaltet wird.

Bei hoher Schalthäufigkeit mit definiertem Einschaltzeitpunkt oder in Effektschaltungen mit beabsichtigten stetigen Be­ triebswerteveränderungen, wie z. B. mittels Phasenanschnitt­ steuerung, muß die Dauerheizung angewendet werden, d. h. die Wendeln liegen nach Inbetriebsetzung der Gesamtanlage dauernd an der Heizspannung und werden durch den jeweiligen Schaltim­ puls des Impulsgebers, z. B. in Form eines elektronischen Uh­ renbausteins, gezündet.

Für die Anwendung mit einer erfindungsgemäßen Anzeigeröhre ist insbesondere ein Vorschaltgerät vorteilhaft, dessen äußere Form derart gestaltet ist, daß es in die Anzeigeröhre einbau­ bar ist. Dies wird ermöglicht bei einem System aus einer erfindungsgemäßen Anzeigeröhre und einem Vorschaltgerät aufgrund der nied­ rigen verwendeten Spannungen, weshalb die Vorschaltgeräte kleiner als üblich gehalten werden können. Wei­ tere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Fig. 1 Lichtwerbeanzeigen, beleuchtet mit einer Hochspan­ nungs-Leuchtstofflampe bzw. Niederspannungs-Leucht­ stofflampen nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine Lichtwerbeanzeige, beleuchtet mit einer erfin­ dungsgemäßen Anzeigeröhre;

Fig. 3 eine Detaildarstellung einer erfindungsgemäßen An­ zeigeröhre;

Fig. 4a eine Beschaltung der erfindungsgemäßen Anzeigeröhre für Vorheizung bei Gegenschaltung;

Fig. 4b eine Beschaltung der erfindungsgemäßen Anzeigeröhre für Vorheizung bei Zuschaltung;

Fig. 5 eine Beschaltung einer erfindungsgemäßen Anzeige­ röhre für Dauerheizung;

Fig. 6 eine Beschaltung zweier erfindungsgemäßer Anzeige­ röhren für Dauerheizung;

Fig. 7 eine Beschaltung für Dauerheizung von fünf erfin­ dungsgemäßen Anzeigeröhren;

Fig. 8 den Einsatz dreier erfindungsgemäßer Anzeigeröhren in einem elektronischen Farbmischer bei Dauerhei­ zung;

Fig. 9 eine Beschaltung einer erfindungsgemäßen Anzeige­ röhre für Dauerheizung mit Spannungsüberhöhung;

Fig. 10 eine Beschaltung einer erfindungsgemäßen Anzeige­ röhre für Dauerheizung mit Spannungsüberhöhung für elektronische Steuerung;

Fig. 11 eine erfindungsgemäße Anzeigeröhre in einer Ausbil­ dung als Segment einer 7-segmentigen Anzeige;

Fig. 12 eine 7-Segment-Anzeige unter Verwendung von sieben erfindungsgemäßen Anzeigeröhren;

Fig. 13 vier Vorheiztransformatoren für unterschiedliche Einsatzzwecke;

Fig. 14 ein Vorschaltgerät, das ein stufiges Dimmen ermög­ licht;

Fig. 15 schematisch die Verwendung eines Anschlußsystems bei der Darstellung eines Buchsta­ bens "S";

Fig. 16 Ausführungsformen eines Adapters, den das Anschlußsystem umfaßt, und Beispiele der Verwendung unterschiedlicher Adapterausführungsfor­ men; und

Fig. 17 ein Beispiel einer Lichtwerbeanzeige unter Verwendung mehrerer erfindungsge­ mäßer Anzeigeröhren.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Anzeigeröhre 30, die eine wunschgemäße Form, hier ein geschwungenes L, hat und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Strichliert ist eine lichtdurchlässige optionale Form 32 eingezeichnet. Wei­ terhin sind die Lampenenden 34 eingezeichnet, die in vergrös­ serter Darstellung in Fig. 3 abgebildet sind.

Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Anzeigeröhre für An­ zeigezwecke, beispielsweise zum Einsatz in Lichtwerbeanlagen, als Ausleuchtungslichtquelle sowie für geformte, linienförmige architektonische Lichtgestaltungen, wird in einem ersten Schritt ein mit einem Leuchtstoff beschlämmtes Glasrohr manu­ ell in eine beliebige Form gebogen. Hierzu wird das Glasrohr 30 an den jeweils zu biegenden Stellen bis zu einer Temperatur erhitzt, so daß sie anschließend von einem Glasbläser in die gewünschte Form gebogen werden kann. In einem nächsten Schritt werden an jedem Ende des nunmehr verformten Glasrohrs Wendel­ elektroden 36, siehe Fig. 3, eingeschmolzen, wobei zumindest eine Wendelelektrode mit einem Pumpstutzen 38 versehen ist. Durch externe Energiezuführung, beispielsweise durch ein Hoch­ frequenzgerät oder einen Heizofen, wird das Glasrohr erhitzt, um zum einen die Oxidation störender Bestandteile des Rohlings zu bewirken und um andererseits die Formierung der Wendelelek­ troden herbeizuführen. Dabei handelt es sich um den Umwand­ lungsprozeß der auf den Metallelektroden aufgetragenen Akti­ vierungspaste in ein Wolframoxid, welches für die Ladungsträ­ geremission benötigt wird. Weiterhin werden Spülgase in das Glasrohr eingebracht und zusammen mit den entstandenen Gasen in einer Pumpvorrichtung über den mindestens einen Pumpstutzen aus dem Glasrohr entfernt. Diese Schrittfolge des Erhitzens und Spülens wiederholt sich sooft, bis sich die unerwünschten chemischen Bestandteile unter einer bestimmten Grenze befin­ den. Anschließend wird die Röhre bis zu einem bestimmten Un­ terdruck über den Pumpstutzen leergepumpt, mit dem erforder­ lichen Gas bzw. Gasgemisch und, soweit erforderlich, unter Zugabe von Quecksilber gefüllt, vom Pumpstutzen abgeschmolzen und sodann eingebrannt.

Die Ausheiztemperatur liegt in Glasrohrmitte etwa in einem Be­ reich zwischen 350 und 550°C, vorzugsweise bei etwa 400°C, und an den Elektroden in einem Bereich von 1.000 bis 1.200°C, vorzugs­ weise bei etwa 1.100°C.

Während bei einer Hochspannungsröhre diese Temperatur durch Strombelastung der dort vorhandenen Becherelektroden durch einen angeschlossenen Bombarder erzielt würde, wären die in der erfindungsgemäßen Anzeigeröhre verwendeten Wendelelektro­ den dafür nicht geeignet. Die empfindlichen Glühwendeln wür­ den durchbrennen, wollte man die Ausheiztemperatur nach dem Stand der Tech­ nik gemäß der Hochspannungsröhre durch Elektrodenglühen erzie­ len.

Deshalb muß der erforderliche Wärmeeintrag extern, z. B. unter Verwendung eines Ausheizofens, erfolgen. Dieser wird neben dem Pumpstand so plaziert, daß sowohl Pumpstengel als auch die hitzegeschützte elektrische Zuleitung durch die Wandung des Ofens durchgeführt wird. Die Röhrenrohlinge werden in den Ofen in geeigneter Weise eingebracht, an den Pumpstengel ange­ schmolzen und die Elektroden an die elektrische Zuleitung an­ geschlossen. Dann wird der Ofen auf eine Temperatur von ca. 350-550°C hochgefahren, wobei die gesamte Anzeigeröhre mög­ lichst gleichmäßig auf diese Temperatur zu bringen ist, über Pumpstand und Pumpstengel das bekannte Pumpverfahren durchge­ führt und die Elektroden durch einen Stromeintrag von ca. 500 bis 1000 mA formiert. Durch diesen kurzzeitigen Stromfluß über die Elektrodenwendeln für eine Dauer von 1 bis 2 Minuten mit­ tels eines außerhalb des Ofens befindlichen Netzgeräts werden hierbei Temperaturen von 1000 bis 1200°C an den Elektroden erzeugt. Danach werden die Röhren zwischengekühlt, gespült, entleert, gasgefüllt, heruntergetempert, abgeschmolzen und anschließend eingebrannt.

In einem weiteren Schritt kann als Ionisierungshilfe ein Zünd­ streifen auf der Anzeigeröhre aufgebracht werden. Dafür ist geeig­ net beispielsweise ein Metallfolienstreifen, der einen Masseanschluß erhält. Andere Arten der Aufbringung eines Zünd­ streifens sind dem Fachmann bekannt.

Um die Wendelelektroden für den Betrieb der Anzeigeröhre zur. Vermeidung des schädlichen Kaltstarts auf Emissionstemperatur zu bringen, wird ein Heiztransformator verwendet, dessen Heiz­ spannung der Elektrodenwendel zugeführt wird. Die Heizspan­ nung, die benötigt wird, um die Zündbereitschaft der Elektrodenwendel herbeizuführen, ist vom Widerstand der Drahtwendel abhängig. Dieser ist je nach Konstruktion des Herstellers un­ terschiedlich und die Heizspannung muß entsprechend angepaßt werden. Die Heizspannung liegt jedenfalls in den Grenzen zwi­ schen 5 V und 9 V. Insbesondere in Verbindung mit der be­ schriebenen Ionisierungshilfe wird somit ein schonendes Zünd­ verfahren der Anzeigeröhre sichergestellt. Zu beachten ist bei der Dimensionierung, daß über eine Wendel die Summe aus Anzei­ geröhren- und Heizstrom fließt.

Versuche haben einen günstigen Einfluß der Dauerheizung auf die Lebensdauer von erfindungsgemäßen Anzeigeröhren ergeben, weil vermutlich durch die gleichmäßige Wendelheizung kein aus­ geprägter Brennfleck auf der Wendel entsteht und so eine punktförmige Abnutzung vermieden wird.

Fig. 4a und 4b zeigen Schaltungsvarianten, die eingesetzt werden können, wenn die Anzeigeröhre 46 im Kältebetrieb arbeiten soll und der Anzeigeröhrenstart durch ausreichende Wendelvor­ heizung gesichert werden muß. Die Transformatordimensionierung hat so zu erfolgen, daß die Wendel bei Unterspannung des Net­ zes noch die notwendige Emissionstemperatur erreicht, bei Überspannung jedoch ein Verdampfen des Emitters vermieden wird. Bei der in Fig. 4a gezeigten Variante der Vorheizung, bei der die Sekundärwicklungen 40, 42 des Heiztransformators in Gegenschaltung betrieben werden, liegt bei ungezündeter Röhre am Heiztransformator und an der Anzeigeröhre die Netz­ spannung minus der doppelten Heizspannung an. Am Vorschaltge­ rät 48 fällt bei der geringen Leerlauflast wenig Spannung ab.

Bei der in Fig. 4b dargestellten Vorheizungsvariante, bei der entsprechende Bauteile mit entsprechenden Bezugszeichen ge­ kennzeichnet sind, werden die Sekundärwicklungen in Zuschaltung betrieben, weshalb an Heiztransformator und Anzeigeröhre unge­ fähr die Summe aus Netzspannung plus doppelter Heizspannung anliegt.

Im Moment des Einschaltens heizen die Heizwicklungen des Transformators die beiden Wendeln bis zur Emissionstemperatur auf. Der aufgetragene Zündstreifen 50 verringert den Längswi­ derstand der Anzeigeröhre, so daß ein Durchzünden der Röhre ohne zusätzlichen Startimpuls erfolgt.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Anzeigeröhre als Ersatz für den beschriebenen Zündstreifen auch mit anderen Zündhilfen, z. B. einer Kondensatorkaskade (für schnelle Schaltfolgen) oder einem Glimmstarter (bei geringer Schalt­ häufigkeit) betrieben werden.

Bei der Vorheizschaltung bricht nach erfolgter Zündung die Spannung am Transformator auf die Anzeigeröhrenspannung zusam­ men und der Heiztransformator ist damit praktisch abgeschal­ tet. Bei Neigung des Netzes zu Unterspannung ist die in Fig. 4b dargestellte Schaltungsvariante mit Zuschaltung, bei häufi­ gen Überspannungen die in Fig. 4a dargestellte Variante mit Gegenschaltung der Heizwicklungen zur 220 Volt-Wicklung zu be­ vorzugen.

Der Zündstreifen 50 muß in ein definiertes Verhältnis zur Netzspannung gebracht werden. Entweder erhält er Schutzleiter­ potential oder er wird über einen Widerstand von 1 MΩ an einen Leiter angeschlossen.

Fig. 5 zeigt eine Schaltungsvariante mit Dauerheizung der Wendeln.

Fig. 6 zeigt eine Schaltungsvariante für Dauerheizung zum Be­ trieb von zwei erfindungsgemäßen Anzeigeröhren. Sie umfaßt zwei Vorschaltgeräte 50, 52, zwei Anzeigeröhren 54, 56, zwei Zündstreifen 58, 60, eine Primärseite des Heiztransformators 62, eine Wicklung 64 für die Rückführung für beide Röhren so­ wie pro Röhre eine Wicklung 66 bzw. 68 zur Zuführung des An­ zeigeröhrenstroms.

Fig. 7 zeigt eine erweiterte Schaltungsvariante für Dauerhei­ zung, die für den Betrieb von fünf Anzeigeröhren ausgelegt ist.

Fig. 8 zeigt einen unter Verwendung von drei erfindungsge­ mäßen Anzeigeröhren aufgebauten elektronischen Farbmischer, wobei die Anzeigeröhren in Dauerheizung betrieben werden. Dieser Farbmischer umfaßt eine erste rote Anzeigeröhre 70, eine zweite blaue Anzeigeröhre 72 sowie eine dritte grüne An­ zeigeröhre 74. Jeder Anzeigeröhre ist ein Vorschaltgerät 76, 78, 80 zugeordnet. Weiterhin ist eine Steuerelektronik 84 vor­ gesehen, die über eine Wicklung 86 mit der Primärwicklung des Heiztransformators 88 in Verbindung steht.

Bei der in Fig. 9 dargestellten Schaltungsvariante kann unter Dauerheizung eine Spannungsüberhöhung erzielt werden. Eine An­ zeigeröhre 90, die mit einem Zündstreifen 100 gekoppelt ist, steht über ihre Wendeln mit den Sekundärseiten 94 und 96 des Heiztransformators in Verbindung. Weiterhin ist ein Vorschalt­ gerät 98 vorgesehen, das sich in Serienschaltung mit einer Wicklung 102 befindet, mit der die Spannungsüberhöhung erzielt wird. Die Primärwicklung 92 des Heiztransformators liegt an Netzspannung an.

Die in Fig. 10 gezeigte Abwandlung verfügt überdies über eine elektronische Steuerung 104, die beispielsweise der Steuerung der Ein- uns Ausschaltzeitdauer zur Ausführung von Lichteffek­ ten dienen kann.

Die in Fig. 9 und Fig. 10 gezeigten Varianten bieten Lösun­ gen für Anzeigeröhren, die aufgrund ihrer konstruktiven Daten auf der Basis der Netzspannung nicht betrieben werden können. Durch die Reihenschaltung der Wicklung 102 mit der Primärwick­ lung 92 kann eine überhöhte Speisespannung erzielt werden. Wenn beispielsweise die Netzspannung 220 Volt beträgt, kann die Wicklung 102 so dimensioniert werden, daß an ihr 40 Volt abfallen, wobei somit eine überhöhte Speisespannung von 260 Volt zur Verfügung steht (bei zugeschalteten Heizwicklungen) bzw. 245 Volt (bei gegengeschalteten Heizwicklungen).

Der große Vorteil dieser Schaltungsanordnung besteht darin, daß unter Beibehaltung eines technologisch und lichttechnisch sehr günstigen Glasrohrdurchmessers Rohrlängen von erfindungs­ gemäßen Anzeigeröhren realisiert werden können, die über 1 m Länge liegen und sehr gut die Forderung nach Ausleuchtung kleiner Flächen, aber auch nach kleinen kältefesten Ausleuch­ tungskörpern erfüllen.

Fig. 11 zeigt eine erfindungsgemäße Anzeigeröhre 100, die derart geformt ist, daß sie in einer in Fig. 12 dargestellten 7-Segment-Anzeige 110 eingesetzt werden kann. Insbesondere bei Betrieb in Dauerheizung können äußerst kurze Einschaltzeiten erzielt werden, so daß die in Fig. 12 dargestellte 7-Segment- Anzeige 110 beispielsweise als Anzeigestelle einer Digitaluhr verwendet werden kann.

Fig. 13 zeigt verschiedene Varianten für einen Vor­ heiztransformator. In Fig. 13a ist die Wicklung 120 an Netz­ spannung angeschlossen, während die Wicklungen 122 bzw. 124 mit der einen bzw. der anderen Seite der Anzeigeröhre verbun­ den werden. In einem Dimensionierungsbeispiel sind die Wick­ lungen 122 und 124 jeweils für eine Spannung von 6,8 Volt und einen Strom von ungefähr 0,4 A ausgelegt. Fig. 13b zeigt einen Vorheiztransformator, der für den Betrieb von zwei An­ zeigeröhren ausgelegt ist. Die Wicklung 126 ist an die Netz­ spannung angeschlossen. Die Wicklungen 128 und 130 stellen die Stromzufuhr zur jeweiligen Anzeigeröhre bereit, während die Wicklung 132 als gemeinsame Stromrückleitung beider Röhren dient und deshalb für einen Stromfluß ausgelegt ist, der dop­ pelt so hoch ist wie der durch die Wicklungen 128 und 130. In Fig. 13c ist die Wicklung 140 am Netz angeschlossen, während die Wicklungen 142 bzw. 144 mit dem Anzeigeröhreneingang bzw. dem Anzeigeröhrenausgang verbunden sind. Die Wicklung 146 dient der Erzeugung einer erhöhten Anzeigeröhrenspannung, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 9 beschrieben wurde.

Fig. 13d zeigt einen Vorheiztransformator zum Betrieb einer 7-Segment-Anzeige. Die Wicklung 150 ist mit Netzanschluß ver­ bunden, während die Wicklungen 152, 154, 156, 158, 160, 162, 164 mit den jeweiligen Anzeigeröhreneingängen verbunden sind und die Wicklung 166 die gemeinsame Stromrückführung für alle Anzeigeröhren darstellt. Es ist offensichtlich, daß die Wick­ lung 166 für den siebenfachen Strom der Wicklungen 152 bis 164 ausgelegt sein muß.

Fig. 14 zeigt ein Vorschaltgerät, das zusätzlich ein stufiges Dimmen der Anzeigeröhre ermöglicht. Hierfür ist eine Drossel 130 mit zwei Abgriffen 132 und 134 vorgesehen. Ein Ausgang 136 wird mit der Anzeigeröhre verbunden, während drei Eingänge 138, 140, 142 bereitgestellt sind, die drei Leistungsbereichen entsprechen, wobei der Leistungsbereich des Eingangs 138 der größte und der Leistungsbereich des Eingangs 142 der niedrigste ist. Die Um­ schaltung zwischen den einzelnen Leistungsbereichen kann elek­ tronisch erfolgen. Das Vorschaltgerät kann überdies mit einem Beleuchtungsstärkemesser zur Bestimmung der Umgebungshellig­ keit verbunden werden, der beispielsweise eine Photozelle um­ faßt und der zur Steuerung des Vorschaltgerätes verwendet wer­ den kann. So kann beispielsweise bei einsetzender Dämmerung der Eingang mit der höchsten Leistung gewählt werden, während bei voller Dunkelheit dem Eingang mit der niedrigsten Leistung der Vorzug gegeben werden kann. Das jeweilige Vorschaltgerät kann hinsichtlich seiner Ausgangsspannung an die Länge der An­ zeigeröhre angepaßt sein.

Besonders vorteilhaft ist es, den Heiztransformator in das Vorschaltgerät aufzunehmen und das Vorschaltgerät derart aus­ zubilden, daß es in der Anzeigeröhrenkaschierung untergebracht werden kann. Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung der Montage. Bei dieser Variante hat es sich als besonders vor­ teilhaft herausgestellt, wenn die mindestens eine Drossel und der mindestens eine Heiztransformator auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind.

Bei Verwendung eines elektronischen Vorschaltgeräts anstelle des soeben beschriebenen induktiven Vorschaltgeräts wird an­ statt einer Drossel 130 elektronisch zwischen verschiedenen Leistungsbereichen umgeschaltet.

Mit Bezug auf die Fig. 15 und 16 wird ein Anschlußsystem näher beschrieben, das standardisierte Steckverbindungen umfasst, mit denen die den Anzeige­ röhren zugeordneten Vorschaltgeräte auf unkomplizierte Art verbunden werden können. Dabei wird die Zuführung der Netz­ spannung so mitgeführt, daß sie an jeder Anschlußstelle ab­ gegriffen und auf eine Mehrfachzuleitung verzichtet werden kann. Mit diesem Steckverbindungssystem ist es auch in be­ sonders vorteilhafter Weise möglich, die Anordnung der einzel­ nen Vorschaltgeräte in den mitunter gestaltungsgemäß kompli­ ziert geformten Röhrenkaschierungen formangepaßt einzubauen, so daß besondere Unterbringungsmöglichkeiten, z. B. in Form von extra angeordneten Gerätegehäusen, nicht erforderlich werden. Dies führt zu weiterer Kostenersparnis und Verbesserung der ästhetischen Wirkung der Gesamtanordnung.

Fig. 15 zeigt beispielhaft einen Buchstaben "S" mit einer ab­ gewickelten Länge von 6 m. Die Technologie der Herstellung der erfindungsgemäßen Anzeigeröhren läßt nur eine Maximallänge von ca. 1,5 m für eine Anzeigeröhre zu. Werden beispielsweise da­ her 4 Anzeigeröhren AZ1 bis AZ4 verwendet, um das "S" zu be­ stücken, so werden hierfür auch 4 Vorschaltgeräte VG1 bis VG4 benötigt. Der Übersichtsichtlichkeit halber sind die Anschlüs­ se der Anzeigeröhren an die Vorschaltgeräte nicht eingezeich­ net. Lediglich VG4 ist mit dem Netzanschluß verbunden. An das Vorschaltgerät VG4 schließen sich in serieller Verknüpfung das Vorschaltgerät VG3, daran wiederum das Vorschaltgerät VG2 und daran schließlich das Vorschaltgerät VG1 an. Die Netzspannung wird seriell durch alle Vorschaltgeräte durchgeschleift, weshalb sich separate Anschlüsse der Vorschaltgeräte an die Netz­ spannung erübrigen.

Das Stecksystem für die Vorschaltgeräte, die beispielsweise bei induktiver Ausführung eine Drossel und den Heiztransfor­ mator umfassen, ist detaillierter in der Fig. 16 dargestellt. Fig. 16a zeigt zwei Beispiele für die grundsätzliche Verknüp­ fung. Ein Stecker 150a, der auf seiner einen Seite an eine Leitung 158a angeschlossen ist, die die Netzspannung und ggf. Steuersignale führt, weist auf seiner anderen Seite Anschluß­ pins zum Anschluß an eine Drossel 154 auf. Die Drossel 154 weist an ihrer anderen Seite Anschlüsse zur Verbindung mit einem Adapter 156 auf. Die andere Seite des Adapters 156 weist ebenfalls Anschlußpins zum Anschluß an die erste Seite eines Heizungstransformators 152 auf, während an der anderen Seite des Heizungstransformators 152 wiederum ein Stecker 150b zum Weiterführen der Netzspannung und ggf. der Steuersignale an ein nächstes Vorschaltgerät anschließbar ist. Fig. 16a zeigt beispielhaft die Verbindung unter Verwendung eines 0°-Adapters (links) und eines 45°-Adapters (rechts).

Fig. 16b zeigt verschiedene Adapter 156a bis 156d zum Einsatz in dem dargestellten Anschlußsystem, die sich durch unterschiedli­ che Abwinklungen auszeichnen. Bevorzugt kommen Adapter mit Winkeln von 0°, 30°, 45°, 60°, und 90° zur Anwendung. Eine Realisierung beliebiger Winkel und Adapterlängen ist selbst­ verständlich möglich.

Für den Fachmann ist offensichtlich, daß die Prinzipien des Stecksystems bei jeglicher Art von Vorschaltgerät, z. B. einem elek­ tronischen oder kapazitiven Vorschaltgerät, anwendbar sind. Bei elektronischen Vorschaltgeräten schließt sich beispiels­ weise an einen ersten Stecker, über den die Netzspannung ein­ geschleift wird, das eigentliche Vorschaltgerät an. Daran folgt der winklige Adapter und darauf folgt bereits der zweite Stecker, der die Verbindung zum nächsten Vorschaltgerät her­ stellt.

Fig. 17 zeigt ein System aus mehreren der erfindungsgemäßen Anzeigeröhre mit verschiedenen Stromversorgungen P_E, N, L bei dem das mit Bezug auf die Fig. 15 und 16 näher beschriebene Anschlußsystem zum Einsatz kommt. Diese Darstellung unterstreicht, daß die Montage von einem Nieder­ spannungstechniker, d. h. einem herkömmlichen Elektriker, aus­ geführt werden kann, während bei den Hochspannungs-Leuchtröh­ ren des Standes der Technik ein Neonfachmann nötig ist. Dieses Beispiel zeigt ferner, wie die einzelnen Buchstaben durch in­ dividuell geformte Anzeigeröhren ausgeleuchtet werden. Die einzelnen Buchstaben werden, wie aus Fig. 17 hervorgeht, in Parallelschaltung betrieben, während die Anzeigeröhren inner­ halb der einzelnen Buchstaben in Serienschaltung betrieben werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen einer Anzeigeröhre für Anzeige­ zwecke, insbesondere zum Einsatz in Lichtwerbeanlagen, folgende Schritte umfassend:

• a) Manuelles Biegen eines mit einem Leuchtstoff be­ schlämmten Glasrohrs in eine beliebige Form;
• b) Einschmelzen von Wendelelektroden an den Enden des verformten Glasrohrs, wobei eine Wendelelektrode mit einem Pumpstutzen versehen ist;
• c) Abwechselndes Erhitzen des Glasrohrs durch externe Energiezuführung zur Oxidation störender Bestandtei­ le der Anzeigeröhre und zur Unterstützung der For­ mierung der Wendelelektroden sowie Spülen des Glas­ rohrs mit Spülgasen über den Pumpstutzen;
• d) Füllen des Glasrohrs mit zumindest einem Gas oder einem Gasgemisch;
• e) Abschmelzen des Pumpstutzens vom Glasrohr;
• f) Einbrennen des Glasrohrs.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Schritt des Aufbringens einer Zündhilfe vorgesehen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen, denen die Anzeigeröhre in Schritt b. ausgesetzt wird, in Glasrohrmitte in einem Bereich von 350 bis 550°C und an den Elektroden in einem Bereich von 1000 bis 1200°C liegen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Energiezuführung im Schritt b. durch ein Hochfrequenzgerät oder einen Heizofen erfolgt.

5. Anzeigeröhre, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.

6. Anzeigeröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem kapazitiven, induktiven oder elektroni­ schen Vorschaltgerät verbindbar ist.

7. Anzeigeröhre nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem Beleuchtungsstärkemesser zur Messung der Umgebungshelligkeit verbindbar ist.

8. Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeröhre nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln vor der Zündung der Anzeigeröhre vor­ geheizt werden und nach dem Zünden nicht mehr beheizt werden.

9. Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeröhre nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln sowohl vor als auch nach dem Zünden der Anzeigeröhre, d. h. während des gesamten Betriebs, beheizt werden.

10. Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeröhre nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von einer Variablen zwischen den Be­ triebsverfahren gemäß Anspruch 8 und Anspruch 9 hin- und hergeschaltet wird.

11. Verfahren zum Betreiben einer Anzeigeröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Variable die Umgebungshelligkeit ist.