DE29702377U1 - Gas discharge lamp with electronically changeable light color - Google Patents
Gas discharge lamp with electronically changeable light colorInfo
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Description
Dipl. Phys. Marcus Thielen ...'...· ...... — 1 —Dipl. Phys. Marcus Thielen ...'...· ...... — 1 —
Winkelhauser Str. 81, 47228 Duisbtftfc * J I I' I *! .*Winkelhauser Str. 81, 47228 Duisbtftfc * J II' I *! .*
■Bezeichnung-:■Description:
Gasentladungslampe mit elektronisch veränderbarer Lichtfarbe.Gas discharge lamp with electronically variable light color.
BeschrelirangDescription Stand der TechnikState of the art
Gasentladungslampen, wie sie überwiegend zu Beleuchtungszwecken oder in der Werbetechnik als Leuchtröhren verwendet werden, emittieren aufgrund der eingesetzten Gase und Leuchtstoffe nur eine Lichtfarbe.Gas discharge lamps, which are mainly used for lighting purposes or as fluorescent tubes in advertising technology, emit only one color of light due to the gases and phosphors used.
Lediglich innerhalb enger Grenzen des Spektrums veränderbare Lichtfarben sind bekannt bei Gasentladungslampen durch die Verwendung eines Gemisches von Neon und Quecksilberdampf unter Verwendung von Zinksilikat und Calciumwolframat als Fluoreszenzstoff mit in Frequenz und Tastverhältnis veränderlichen Impulsen aus resonant transformierten Digitalimpulsen konstanter Impulsform (U.S. Pat. 5 132 590) (U.S. Pat. 5 410 216)Light colors that can only be changed within narrow limits of the spectrum are known in gas discharge lamps through the use of a mixture of neon and mercury vapor using zinc silicate and calcium tungstate as fluorescent substances with pulses that can be changed in frequency and duty cycle from resonantly transformed digital pulses of constant pulse shape (U.S. Pat. 5 132 590) (U.S. Pat. 5 410 216)
Bekannt ist auch die -zeitlich träge- Variation der Farbtemperatur durch thermisch bedingte Änderung des Dampfdruckes z.B. im Xenon-/Natrium-Gemisch von Hochdruckbogenlampen.Also known is the -temporary- variation of the color temperature due to thermally induced changes in the vapor pressure, e.g. in the xenon/sodium mixture of high-pressure arc lamps.
Problemstellung-Problem-
Der in den Schutzansprüchen angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine von der roten Lichtkomponente des Neons unabhängige, innerhalb weiter Grenzen veränderliche Lichtfarbe zu erzeugen bei gleichzeitiger erheblicher Vereinfachung des elektronischen Schaltungsaufwandes. 'The invention specified in the claims is based on the problem of producing a light color that is independent of the red light component of the neon and can be varied within wide limits while at the same time significantly simplifying the electronic circuitry. '
Dipl. Phys, Marcus Thielen ·&idigr;
Winkelhauser Str. Bl, 47228 DuisburgDipl. Phys, Marcus Thielen ·&idigr;
Winkelhauser Str. Bl, 47228 Duisburg
ProblemlösungTroubleshooting
Das Problem wird durch die in Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale der Erfindung gelöst, insbesondere durch die Verwendung mehrerer unterschiedlicher Gase und/oder Dämpfe im Leuchtrohr (1) sowie durch Variation des zeitlichen Verlaufs und der Höhe der an das Leuchtrohr (1} angelegten Spannung. Einzelne oder auch mehrere Komponenten des Gemisches (3) können auf diese Art gezielt zur Lichtemission angeregt werden.The problem is solved by the features of the invention listed in claim 1, in particular by using several different gases and/or vapors in the fluorescent tube (1) and by varying the time course and the level of the voltage applied to the fluorescent tube (1). Individual or multiple components of the mixture (3) can be specifically stimulated to emit light in this way.
VorteileAdvantages
Vorteil der Erfindung gegenüber bisher bekannten Lösungen ist sowohl ein wesentlich erweiterter Variationsbereich der Lichtfarbe, da die Komponenten des Gemisches {3} selektiv oder gemeinsam zur Gesamtlichtemission beitragen, als auch eine wesentlich einfachere und kostengünstigere Stromversorgung (2).The advantage of the invention compared to previously known solutions is both a significantly expanded range of variation of the light color, since the components of the mixture {3} contribute selectively or jointly to the total light emission, as well as a significantly simpler and more cost-effective power supply (2).
Weitere Ausgestaltung der ErfindungFurther development of the invention
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 2 erlaubt vorteilhaft eine variable, innerhalb des Weißbereiches der Normfarbtafel liegende Lichtfarbe ohne die Anwendung von Fluoreszenzstoffen (6).The embodiment of the invention according to claim 2 advantageously allows a variable light color within the white range of the standard color chart without the use of fluorescent substances (6).
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 3 erlaubt vorteilhaft durch Trennung von Impulsgenerator (7) und Impulstreiber {9} eine nahezu lastunabhängige, d.h. von Temperatur, Lange, Durchmesser und Alterungszustand des Leuchtrohres (1) unabhängige Einstellbarkeit der Lichtfarbe.The embodiment of the invention according to claim 3 advantageously allows by separating the pulse generator (7) and pulse driver {9} an almost load-independent adjustment of the light color, i.e. independent of the temperature, length, diameter and ageing state of the light tube (1).
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 4 erlaubt vorteilhaft eine selektive Anregung der Gemischkomponenten (3) des Leuchtrohres (1) durch Auswahl von Impulshöhe, -Frequenz und -Tastverhältnis der angelegten Spannung.The embodiment of the invention according to claim 4 advantageously allows a selective excitation of the mixture components (3) of the light tube (1) by selecting the pulse height, frequency and duty cycle of the applied voltage.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 5 erlaubt vorteilhaft eine selektive Anregung der Gemischkomponenten (3) des Leuchtrohres (1) durch Auswahl der Impulsform der angelegten Spannung.The embodiment of the invention according to claim 5 advantageously allows a selective excitation of the mixture components (3) of the light tube (1) by selecting the pulse shape of the applied voltage.
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tfinJcelhauser Str. 81, 47228 Duisburg '! &idigr;!*&iacgr; Il ·*tfinJcelhauser Str. 81, 47228 Duisburg '! &idigr;!*&iacgr; Il ·*
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 6 erlaubt vorteilhaft bei Verwendung von thermisch emittierenden Kathoden (sog. Warmkathode) eine wesentlich günstigere Spannungsausnutzung des Impulstreibers (7) gegenüber der Verwendung von Kaltkathoden, welche jedoch den Vorteil der sofortigen Zündung ohne Vorheizphase bieten.The embodiment of the invention according to claim 6 advantageously allows when using thermally emitting cathodes (so-called warm cathodes) a significantly more favorable voltage utilization of the pulse driver (7) compared to the use of cold cathodes, which, however, offer the advantage of immediate ignition without a preheating phase.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 7 erlaubt vorteilhaft besonders die selektive Anregung der Gemischkomponenten (3) des Leuchtrohres (1) durch Variation der Impulswiederholfrequenz der angelegten Spannung und damit einhergehende Variation der emittierten Lichtfarbe.The embodiment of the invention according to claim 7 advantageously allows the selective excitation of the mixture components (3) of the light tube (1) by varying the pulse repetition frequency of the applied voltage and the associated variation of the emitted light color.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 8 erlaubt vorteilhaft besonders die selektive Anregung der Gemischkomponenten (3) des Leuchtrohres (1) durch Variation der Impulsbreite der angelegten Spannung und damit einhergehende Variation der emittierten Lichtfarbe.The embodiment of the invention according to claim 8 advantageously allows the selective excitation of the mixture components (3) of the light tube (1) by varying the pulse width of the applied voltage and the associated variation of the emitted light color.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 9 erlaubt vorteilhaft besonders die selektive Anregung der Gemischkomponenten (3) des Leuchtrohres (1) durch Variation der Impulsform der angelegten Spannung und damit einhergehende Variation der emittierten Lichtfarbe.The embodiment of the invention according to claim 9 advantageously allows the selective excitation of the mixture components (3) of the light tube (1) by varying the pulse shape of the applied voltage and the associated variation of the emitted light color.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 10 erlaubt vorteilhaft eine in Fig. 2 wiedergegebene sehr einfach herzustellende und daher kostengünstige Ausführung des Impulsgenerators (7).The embodiment of the invention according to claim 10 advantageously allows a very simple to manufacture and therefore cost-effective embodiment of the pulse generator (7) as shown in Fig. 2.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 11 erlaubt vorteilhaft für jede selektiv anzuregende Gemischkomponente (3) des Leuchtrohres (1) mindestens einen Impulsgenerator (7) mit optimierter Impulsform zu verwenden, deren Signale entsprechend der einzustellenden Gesamtemissionslichtfarbe des Leuchtrohres (1) entsprechend kombiniert oder gemischt werden,· woduch eine nahezu gleichbleibende Helligkeit bei großer Variation der Lichtfarbe erreicht wird.The embodiment of the invention according to claim 11 advantageously allows for the use of at least one pulse generator (7) with an optimized pulse shape for each mixture component (3) of the fluorescent tube (1) to be selectively excited, the signals of which are combined or mixed accordingly according to the total emission light color of the fluorescent tube (1) to be set, whereby an almost constant brightness is achieved with a large variation in the light color.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 12 erlaubt vorteilhaft anstelle des Impulsgenerators {7} zur Impulserzeugung die Verwendung moderner Digitalschaltungen oder Datenverarbeitungsanlagen.The embodiment of the invention according to claim 12 advantageously allows the use of modern digital circuits or data processing systems instead of the pulse generator {7} for pulse generation.
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Winfcelhauser Str. 81, 47228 Duisbutjj · J JJ-J \ \ .*Winfcelhauser Str. 81, 47228 Duisbutjj · J JJ - J \ \ .*
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 13 erlaubt vorteilhaft eine kostengünstige Ausführung des Impulstreibers {9) bei hohem Wirkungsgrad und gleichzeitiger Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Störungen.The embodiment of the invention according to claim 13 advantageously allows a cost-effective design of the pulse driver {9) with high efficiency and at the same time insensitivity to external interference.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 14 erlaubt vorteilhaft die simultane Variation der Lichtfarbe vieler, auch örtlich getrennter Leuchtrohre (I)/ wie sie in Großanlagen erforderlich sein kann.The embodiment of the invention according to claim 14 advantageously allows the simultaneous variation of the light color of many, even spatially separated, light tubes (I)/ as may be required in large systems.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 15 erlaubt vorteilhaft die Einsparung von Bauteilen und vereinfachte Verkabelung bei Verwendung mehrerer Leuchtrohre (1) durch Verwendung von Impulstreibern (9) mit höherer Ausgangsspannung und Hintereinanderschaltung der Leuchtrohre (1) in einem einzigen Stromkreis.The embodiment of the invention according to claim 15 advantageously allows the saving of components and simplified wiring when using several light tubes (1) by using pulse drivers (9) with a higher output voltage and connecting the light tubes (1) in series in a single circuit.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 16 erlaubt vorteilhaft bei Verwendung einfacher Impulsgeneratorschaltungen, wie z.B. nach Schutzanspruch 10, eine erheblich verbesserte Selektivität der Anregung von Gemischkomponenten (3) des Leuchtrohres (1) und damit höhere Farbreinheit über den Variationsbereich.The embodiment of the invention according to claim 16 advantageously allows when using simple pulse generator circuits, such as according to claim 10, a considerably improved selectivity of the excitation of mixture components (3) of the fluorescent tube (1) and thus higher color purity over the variation range.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 17 erlaubt vorteilhaft eine miniaturisierte Bauweise der Stromversorgung (2) durch Anwendung bekannter Integrationstechniken, wie z.B. Dickfilm- oder Dünnfilmtechnik sowie monolithischer Integration, mit möglicher Kostenreduktion bei Massenproduktion,The embodiment of the invention according to claim 17 advantageously allows a miniaturized construction of the power supply (2) by using known integration techniques, such as thick film or thin film technology as well as monolithic integration, with possible cost reduction in mass production,
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 18 erlaubt vorteilhaft einerseits eine Anpassung der Schaltung an die in Schutzanspruch 17 genannten Integrationstechniken, wie z.B. die MOS-Technik, andererseits die Ausführung von Impulstreibern (9) höchster Ausgangsleistung, wie z.B. durch Verwendung von Tyristorsätzen. Die Verwendung von Elektronenröhren erlaubt eine Ausführung mit hoher Betriebssicherheit bei elektromagnetisch rauhen Umgebungsbedingungen, wie sie z.B. für militärische Anwendungen gefordert wird (sog. EMI/EMP-Festigkeit).The implementation of the invention according to claim 18 advantageously allows, on the one hand, an adaptation of the circuit to the integration techniques mentioned in claim 17, such as MOS technology, and, on the other hand, the implementation of pulse drivers (9) with the highest output power, such as by using thyristor sets. The use of electron tubes allows a design with high operational reliability in electromagnetically harsh environmental conditions, such as is required for military applications, for example (so-called EMI/EMP resistance).
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Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 19 erlaubt vorteilhaft eine zeitlich vorgegebene Variation der Lichtfarbe der Gasentladungslampe, welche sehr vorteilhaft bei Lichtwerbeanlagen zur Erregung der Aufmerksamkeit eingesetzt werden kann.The embodiment of the invention according to claim 19 advantageously allows a temporally predetermined variation of the light color of the gas discharge lamp, which can be used very advantageously in illuminated advertising systems to attract attention.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 20 erlaubt vorteilhaft eine von der selektiv angeregten Emission des Gemisches (3) ausgehende unsichtbare Strahlung in den sichtbaren Spektralbereich zu transformieren. Durch die selektive Absorption des Fluoreszensstoffes (6) wird dieser nur durch das definiert vorgegebene Emissionsspektrum des Gemisches -(3) zum Aufleuchten gebracht. Die weite Verfügbarkeit selektiv anregbarer Fluoreszenzstoffe, wie z.B. kupferdotiertes Zinksilikat, ermöglicht eine nahezu unbegrenzte Farbpalette durch Variation der elektrischen Betriebsgrößen zum Leuchtrohr (1).The embodiment of the invention according to claim 20 advantageously allows invisible radiation emanating from the selectively excited emission of the mixture (3) to be transformed into the visible spectral range. Due to the selective absorption of the fluorescent substance (6), this is only caused to light up by the defined emission spectrum of the mixture -(3). The wide availability of selectively excitable fluorescent substances, such as copper-doped zinc silicate, enables an almost unlimited range of colors by varying the electrical operating parameters for the fluorescent tube (1).
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 21 erlaubt vorteilhaft eine von dem anregenden Spektrum des Gemisches (3) weitgehend unabhängige Lichtemission in dem mit einem breitbandig anregbaren Fluoreszenzstoff (6) beschichtetem Leuchtrohr (1). Bei nur teilweiser Beschichtung der inneren Oberflache des Leuchtrohres (1) mit diesem Fluoreszenzstoff (6) zeigt der beschichtete Teil keine Farbveränderung, während der unbeschichtete Teil in seiner Lichtfarbe einstellbar ist. Ebenso kann anstelle eines unbeschichteten Teils des Leuchtrohres (1) der nach Schutzanspruch 20 mit einem selektiv anregbarem Leuchtstoff versehene Teil definierte Farbvarianten zeigen.The embodiment of the invention according to claim 21 advantageously allows a light emission that is largely independent of the stimulating spectrum of the mixture (3) in the fluorescent tube (1) coated with a broadband excitable fluorescent substance (6). If the inner surface of the fluorescent tube (1) is only partially coated with this fluorescent substance (6), the coated part shows no color change, while the uncoated part can be adjusted in its light color. Likewise, instead of an uncoated part of the fluorescent tube (1), the part provided with a selectively excitable phosphor according to claim 20 can show defined color variants.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 22 erlaubt vorteilhaft eine Einsparung von zusätzlichen Transformatoren für solche Leuchtrohre (1) einer größeren Anlage, welche mit einer nur farbkonstanten Betrieb erlaubenden Gas-/Dampffüllung versehen sind, durch Betrieb auch dieser Leuchtrohre mit erfindungsgemäßer Stromversorgung (2) entsprechend Schutzanspruch 15.The embodiment of the invention according to claim 22 advantageously allows a saving of additional transformers for such fluorescent tubes (1) of a larger system, which are provided with a gas/vapor filling that only allows color-constant operation, by also operating these fluorescent tubes with the inventive power supply (2) according to claim 15.
Die Ausführung der Erfindung nach Schutzanspruch 23 erlaubt vorteilhaft eine raum- und kostensparende Bauweise.The embodiment of the invention according to claim 23 advantageously allows a space- and cost-saving construction.
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Winkelhauser Str. 81, 47228 Duisburg #* · &iacgr; ! ·* . *··&idigr; ·*Winkelhauser Str. 81, 47228 Duisburg #* · &iacgr; ! ·* . *··&id; ·*
Beispielhafte AusführungExample execution
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführung. Darin sind das Leuchtrohr (1) im Längsschnitt und die Stromversorgung (2) schematisch dargestellt. Das Leuchtrohr (1) besteht aus dem gasdicht verschlossenen Glaskörper (5); darin enthalten sind die Elektroden (4), das Gas-/Dampfgemisch (3) und der Fluoreszenzstoff (6). Die Anschlüsse der Elektroden sind mit dem Ausgang der Stromversorgung (2) verbunden.Fig. 1 shows an example design. It shows the light tube (1) in longitudinal section and the power supply (2) schematically. The light tube (1) consists of the gas-tight glass body (5); it contains the electrodes (4), the gas/vapor mixture (3) and the fluorescent substance (6). The electrode connections are connected to the output of the power supply (2).
Fig. 2 zeigt beispielhaft eine mögliche Ausführungsform der Schaltung der Stromversorgung (2) mit Impulsgenerator (7), Impulsformer (8) und Impulstreiber (9).Fig. 2 shows an example of a possible embodiment of the circuit of the power supply (2) with pulse generator (7), pulse shaper (8) and pulse driver (9).
Im Impulsgenerator (7) steuern sich die Transistoren (10) und (10a) wechselseitig; während z.B. (10) den Strom leitet, sperrt (10a). Die Zeitabhängigkeit wird erreicht durch Laden und Entladen der Kondensatoren (11) und (lla); die Zeitkonstante wird im wesentlichen von den Strömen durch die Ladewiderstände (13) und (14) bestimmt. Bei Variation der Steuerspannung üst ändert sich der durch (13) fließende Strom, damit die zur Aufladung von (11) erforderliche Zeit und letztlich die Frequenz und das Tastverhältnis am Ausgang des Impulsgenerators (7).In the pulse generator (7) the transistors (10) and (10a) control each other; for example, while (10) conducts the current, (10a) blocks it. The time dependence is achieved by charging and discharging the capacitors (11) and (11a); the time constant is essentially determined by the currents through the charging resistors (13) and (14). When the control voltage ü st is varied, the current flowing through (13) changes, and thus the time required to charge (11) and ultimately the frequency and the duty cycle at the output of the pulse generator (7).
Der Impulsformer (8), bestehend aus den zwei Kondensatoren (15) und (15a), bewirkt eine Differentiation und damit frequenzabhängige Flankenversteilerung des Impulssignals, welche durch das Verhältnis der Kapzitäten (15) und (15a) zum Entladewiderstand (16) gegeben ist.The pulse shaper (8), consisting of the two capacitors (15) and (15a), causes a differentiation and thus a frequency-dependent edge steepening of the pulse signal, which is given by the ratio of the capacitances (15) and (15a) to the discharge resistance (16).
Im Impulstreiber (9) wird Transistor (19) durch die Impulse aus Impulsgenerator (7) oder Impulsformer (8), die ihrerseits durch Widerstand (17) in ihrem Strom begrenzt werden, angesteuert; Widerstand (18) dient gleichzeitig zur Linearisierung und Einstellung des Arbeitspunktes im Transistor (19). Der von diesem Transistor durchgelassene bzw. gesperrte Strom bewirkt im Primärkreis des Transformators (21) einen Wechsel der Induktion und erzeugt damit impulsförmige Spannungen im Sekundärkreis des Tansformators (21), welche zum Betrieb des Leuchtrohres (1) dienen. Die Diode (20) schützt den Transistor (19) gegen Überspannung bei Laständerungen oder Fehlern im Leuchtrohr (1).In the pulse driver (9), transistor (19) is controlled by the pulses from the pulse generator (7) or pulse shaper (8), which in turn are limited in their current by resistor (17); resistor (18) also serves to linearize and set the operating point in transistor (19). The current passed or blocked by this transistor causes a change in induction in the primary circuit of transformer (21) and thus generates pulse-shaped voltages in the secondary circuit of transformer (21), which are used to operate fluorescent tube (1). Diode (20) protects transistor (19) against overvoltage in the event of load changes or errors in fluorescent tube (1).
Claims (23)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29702377U DE29702377U1 (en) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | Gas discharge lamp with electronically changeable light color |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29702377U DE29702377U1 (en) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | Gas discharge lamp with electronically changeable light color |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29702377U1 true DE29702377U1 (en) | 1997-04-03 |
Family
ID=8035797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29702377U Expired - Lifetime DE29702377U1 (en) | 1997-02-12 | 1997-02-12 | Gas discharge lamp with electronically changeable light color |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29702377U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016376A1 (en) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of adjusting the light spectrum of a gas discharge lamp, gas discharge lamp, and luminaire for said lamp |
-
1997
- 1997-02-12 DE DE29702377U patent/DE29702377U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000016376A1 (en) * | 1998-09-16 | 2000-03-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of adjusting the light spectrum of a gas discharge lamp, gas discharge lamp, and luminaire for said lamp |
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