DE3010132A1

DE3010132A1 - Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE3010132A1
Application number: DE19803010132
Authority: DE
Inventors: Paul Hochstrate
Original assignee: Timex Corp
Current assignee: Timex Group USA Inc
Priority date: 1979-03-29
Filing date: 1980-03-15
Publication date: 1980-10-09
Also published as: US4238793A; FR2452848B3; CH645230A5; FR2452848A1; GB2046012B; GB2046012A; JPS55130573A

Description

- 7 HOEGER, STELLRECHT & PARTNER

UHLANDSTRASSE McD 70OO STUTTGART 1

A 43 811 b Anmelder: TIMEX Corporation

k - 176 Waterbury, Conn. o672o

29. Februar 198o USA

Beleuchtungseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für passive, elektro-optische Anzeigeeinheiten, insbesondere bei batteriebetriebenen Geräten.

Elektrische Beleuchtungseinrichtungen, bei denen die Elektrolumineszenseffekte von Phosphor ausgenützt werden, sind bekannt. Typischerweise besitzt eine solche Beleuchtungseinrichtung, die auch als Elektrolumineszenszelle bezeichnet wird, zwei im Abstand voneinander angeordnete Elektroden, zwischen denen eine·oder mehrere Schichten eines auf elektrische Felder ansprechenden Phosphormaterials sandwichartig angeordnet sind. Wenn an die beiden Elektroden dann ein wechselndes Potential angelegt wird, dann regt das auf diese Weise erzeugte elektrische Feld den Phosphor zur Lumineszens an.

Der Hauptnachteil für den wirtschaftlichen Einsatz von Elektrolumineszenszellen als Lichtquellen, insbesondere zur Hintergrundbeleuchtung in kleinen batteriebetriebenen Geräten, beispielsweise für die Beleuchtung elektrooptischer Anzeigeeinheiten von Rechengeräten oder dergleichen, besteht darin, daß sie die elektrische Energie

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nur mit einem relativ schlechten Wirkungsgrad in Licht umsetzen. Ein weiteres schwerwiegendes Problem, welches bisher die Verwendung von·Elektrolumineszenszellen zur Beleuchtung der Anzeigeeinheiten von batteriebetriebenen Kleingeräten praktisch vollständig verhindert hat, ist deren Spitzenleistungsbedarf, der von schwachen Batterien kaum gedeckt werden kann.

Bei vorbekannten Einrichtungen, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 673 572 beschrieben sind, ist eine Elektrolumineszensanordnung in Felder unterteilt, die zu einer Matrix geordnet sind, wobei die Einzelfelder selektiv ansteuerbar sind, um eine optische Anzeige von Bildinformationen bzw. Daten zu erzeugen, ähnlich wie dies auf einem Fernsehschirm geschieht. Der ausdrückliche Zweck der in der genannten Patentschrift beschriebenen Einrichtung besteht dabei darin, eine Datenanzeigeeinheit zu erhalten, bei der die einzelnen Feldbereiche elektrisch so gegeneinander isoliert sind, daß ein über- ^rechen zwischen angesteuerten Feldern und benachbarten, nicht angesteuerten Feldern vermieden wird und damit auch eine störende Lichtemission aus nicht angesteuerten Feldern.

Weiterhin befassen sich folgende Druckschriften mit dem Gebiet von Elektrolumineszenszellen bzw. -feldern: US-PSen 2 98o 816, 3 673 572, 4 o99 o91, 3 o4o 2o2, 3 496 41o, 3 914, 932, 3 811 751, 3 894 389, 3 992 873 und 4 oll 557.

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Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Beleuchtungseinrichtung mit einer Elektrolumineszenszelle anzugeben/ welche sich aufgrund ihres geringen Leistungsbedarfs auch für den Einsatz bei batteriebetriebenen Geräten eignet, insbesondere für die Beleuchtung passiver, elektro-optischer Anzeigeeinheiten.

Diese Aufgabe wird bei einer Beleuchtungseinrichtung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung
durch folgende Merkmale gelöst:

a) es ist eine Elektrolumineszenszelle mit mehreren
Einzelfeldern und diesen zugeordneten Einzelfeldelektroden, mit einer gemeinsamen Gegenelektrode
und mit einem Elektrolumineszensmaterial zwischen den Einzelfeldelektroden und der gemeinsamen
Gegenelektrode vorgesehen und

b) es ist eine elektrische Steuerschaltung vorgesehen, mit deren Hilfe zur Erzielung einer gleichmäßigen und einheitlichen Beleuchtung zwischen jeder Einzelfeldelektrode und der Gegenelektrode der Reihe nach ein elektrisches Feld zur Anregung des Elektrolumineszensmaterials erzeugbar ist.

Im völligen Gegensatz zu den vorbekannten Einrichtungen, insbesondere zu der Einrichtung gemäß US-PS 3 673 572, wird erfindungsgemäß eine Elektrolumineszenszelle

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derart ausgebildet und angesteuert, daß das übersprechen zwischen angesteuerten und nichtangesteuerten diskreten Feldbereichen bzw. Einzelfeldern mit Vorteil ausgenutzt wird, wenn die Einzelfelder periodisch mit Spannungstößen eines relativ hochfrequenten Wechselstromsignals angesteuert werden. Dabei wird gemäß der Erfindung der entscheidende Vorteil erreicht, daß die Pausen zwischen den einzelnen Stromstößen bei der Ansteuerung der Einzelfelder im Multiplex-Betrieb relativ groß gewählt werden können, während dennoch optisch der Eindruck einer gleichmäßig ausgeleuchteten Fläche entsteht, weil nämlich die Einzelfelder mit einer Wiederholfrequenz angesteuert werden, die über der sogenannten Flimmerfrequenz liegt.

Die Erfindung ist also sowohl in einer neuartigen Ausgestaltung der Elektrolumineszenszelle und ihrer Einzelfelder zu sehen als auch in der speziellen Ansteuerung der Elektrolumineszenszelle, wobei hinsichtlich der Ausgestaltung der Elektrolumineszenszelle ein Übersprechen nicht nur nicht unterdrückt wird, sondern geradezu erwünscht ist, während andererseits die Ansteuerung so durchgeführt wird, daß die relative Einschaltedauer insgesamt sehr niedrig gehalten wird, wobei jedoch trotzdem eine gleichmäßige und einheitliche Beleuchtung erreicht wird. Hierdurch besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung auch aus relativ schwachen Batterien zu speisen, wie sie beispielsweise für Taschenrechner, Messgeräte oder dergleichen vorgesehen sind.

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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert, und/oder sind Gegenstand von Schutzansprüchen. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Elektrolumineszenszelle gemäß der Erfindung;

Fig. 2a eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Elekrolumineszenszelle mit den zugehörigen Steuereinrichtungen;

Fig. 2b ein impulsförmiges Steuersignal für eine Elektrolumineszenszelle gemäß Fig. 2a;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Beleuchtungseinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ein Diagramm mit dem Spannungsverlauf an wesentlichen Punkten der Schaltung der Beleuchtungseinrichtung gemäß Fig. 3 und

Fig. 5 Schaltbilder weiterer bevorzugter

^I?"" ,. Ausführunqsformen von Beleuchtungscig. ο

einrichtungen gemäß der Erfindung.

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Im einzelnen zeigt Figur 1 der Zeichnung eine Elektrolumineszenszelle 1_f welche im allgemeinen eine transparente äußere Schutzoder Basisplatte 2 aufweist, die mit einer lichtdurchlässigen ersten Elektrode 3 beschichtet ist. Die Innenseite der ersten Elektrode 3 ist mit einer Schicht 4 aus Phosphor bedeckt, welcher zur Elektrolumineszens angeregt werden kann, über der Phosphorschicht 4 befindet sich eine zweite Elektrode 5 und über dieser eine Schutzschicht 6. Die Elemente der Zelle 1 sind mittels einer Epoxydharzdichtung 7 miteinander verbunden. Ferner sind die Elektroden 3 und 5 mit zugeordneten elektrischen Zuleitungen 8 bzw. 9 elektrisch verbunden, welche an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen werden können.

Figur 2a zeigt eine in Einzelfelder 3A - 3F unterteilte Elektrolumineszens zelle 10. Bei der Untersuchung von Elektrolumineszenszellen wurde nämlich festgestellt, daß ein direkter Zusammenhang zwischen der zwischen den parallelen Elektroden befindlichen Fläche der Phosphorschicht und dem Laststrom durch die Zelle besteht. Beispielsweise wurde festgestellt, daß eine Elektrolumineszenszelle bei Ansteuerung mit einer Wechselspannung von 60 Hz einen Strom von etwa 42 μ,Α ziehen mußte, um eine Flüssigkristallanzeigeeinheit bei schlechter bzw.

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ungünstiger Beleuchtung so auszuleuchten, daß diese gut abgelesen werden konnte. Durch Unterteilung der Fläche dieser Zelle in sechs Einzelfelder 3A - 3F, die im Multiplexbetrieb angesteuert wurden, ließ sich der Strom auf 1/6 das heißt auf etwa 7 μΑ reduzieren. Weiterhin wurde festgestellt, daß der Strombedarf dadurch noch weiter reduziert werden kann, daß man die Einzelfelder 3A - 3F mit Impulsen einer Wechselspannung relativ hoher Frequenz ansteuert, wie dies bei den Schaltungen gemäß Figur 2a, 3 und 6 der Fall ist, oder mit Gleichspannungsimpulsen, wie in der Schaltung gemäß Figur 5.

Im einzelnen ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2a für jedes Einzelfeld 3A - 3F der Elektrolumineszenszelle 10 eine elektrische Zuleitung 8A - 8F vorgesehen, die über einen Wählschalter 14 mit Bezugspotential bzw. Erde verbindbar ist. Ferner ist die gemeinsame Elektrode 9 über einen Schalter mit einer Wechselspannungsquelle 11 verbindbar. Die Schalter und 14 sind dabei als mechanische Schalter dargestellt, werden jedoch in der Praxis häufig mit Vorteil durch elektronische Schalte^ wie Transistoren oder logische Schaltungen, gebildet.

Mit Hilfe der Wechselspannungsquelle 11 läßt sich periodisch an die Elektroden der Einzelfelder 3A - 3F ein Spannungstoß anlegen, der mindestens eine volle Welle 13 der hochfrequenten Wechselspannung umfaßt (vgl. Figur 2b). Die Spannungstöße bzw. die Impulse werden dabei mit einer Wiederholungs- oder Taktfrequenz an die Einzelfelder 3A - 3F angelegt, die über der sogenannten Flacker- oder Flimmerfrequenz von 32 Hz liegt, so daß sich für den Betrachter insgesamt der Eindruck eines gleichmäßigen Leuchtens der Elektrolumineszenszelle ergibt.

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Es hat sich nämlich gezeigt, daß der Energiebedarf noch weiter abgesenkt werden kann, indem man die Einzelfelder 3A - 3F mit niedrigem Tastverhältnis mit einer hochfrequenten Wechselspannung bzw. einer pulsierenden Gleichspannung impulsförmig ansteuert. Dabei zeigt sich, daß der geringste Leistungsbedarf dann erreichbar ist, wenn jedes der Einzelfelder mit einem Spannungsstoß bzw. Impuls mit mindestens einer vollen Wellenlänge 13 der hochfrequenten Wechselspannung angesteuert wird, deren Frequenz beispielsweise zwischen 1 und 10 kHz liegen kann. Bei dieser Art der Ansteuerung läßt sich ein Tastverhältnis bzw. eine relative Einschaltdauer zwischen etwa 0,3 und 3% erweichen.

Ein Signal der in Figur 2b gezeigten Art kann an die Elektroden der Einzelfelder 3A - 3F selektiv angelegt werden, indem man periodisch und synchron die Schalter 12 und 14 betätigt, um nacheinander jeweils ein ausgewähltes Einzelfeld 3A - 3F anzusteuern. Dabei wird natürlich vorausgesetzt, daß die Spitze-Spitze-Spannung für die Anregung der Phosphorschicht 4 ausreichend hoch ist. Die Impulsfolgefrequenz der Steuerimpulse und die Multiplexfrequenz sowie die Auffrischfrequenz können dabei so berechnet bzw. empirisch so ermittelt werden, daß jede Einzelzelle bzw. jedes Einzelfeld 3A - 3F, welches letztlich als Lampe wirkt aufgrund der Trägheit des menschlichen Auges nicht mehr als flackernde bzw. flimmernde Lichtquelle wahrgenommen wird. Außerdem wird die Reihenfolge mit der die Einzelfelder 3A - 3F angesteuert werden ebenso wie die Auffrischoder Wiederholungsfrequenz für die impulsförmige Ansteuerung derselben so gewählt, daß die Elektrolumineszenszelle 10 insgesamt als einheitlich und gleichmäßig leuchtende Einheit wahrgenommen wird.

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Jedes der Einzelfelder 3A - 3F der Elektrolumineszenszelle ist so angeordnet, daß die inhärente Kopplung zwischen den Einzelfeldern mit Vorteil in dem Sinne ausgenützt wird, daß eine im wesentlichen gleichmäßige und kontinuierliche Lichtausbeute mit weiter verbessertem Wirkungsgrad erreicht wird. Es werden also auch dieleekströme zwischen den Einzelfeldern 3A - 3F in vorteilhafter Weise ausgenutzt.

Figur 3 und 4 dienen der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem die Elektrolumineszenszelle 10 speziell als Lichtquelle für eine elektrooptische Anzeigeeinheit bei einem bateriebetriebenen Gerät mit niedrigerer Betriebsspannung und geringer Leistung,, beispielsweise bei einem Taschenrechner, einem Meßgerät oder dergleichen, eingesetzt wird.

Die Elektrolumineszenszelle 10 weist dabei wieder mehrere diskrete Segmente bzw. Einzelfelder 3A - 3F auf, denen eine gemeinsame rückwärtige Elektrode 5 zugeordnet ist. Diese gemeinsame Elektrode 5 ist über ihre Zuleitung 9 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt eines Schwingkreises 15 mit dem Kollektor eines Schalttransistors Q₁ verbunden. Der Emitter des Schalttransistors Q₁ ist an einem Anschluß mit einer positiven Spannung V+ verbunden,während der dem gemeinsamen Verbindungspunkt abgewandte Anschluß 17 des Schwingkreises 15 mit einer negativen Speisespannung V- verbunden ist (mit den Anschlüssen 16 und 17 sind normalerweise die Pole einer Batterie, beispielsweise einer 1,5V-Batterie_/verbunden) . Der Basis 18 des Schalttransistors Q₁ werden Steuerimpulse F_Q zugeführt. Der LC-Schwingkreis 15 wird in Abhängigkeit von den Steuerimpulsen F_Q über den Schalttransistor Q₁ periodisch an die Spannung zwischen den Anschlüssen 16 und 17

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angelegt. Dabei ist die Schaltung so ausgebildet, daß der normalerweise nicht leitende Schalttransistor Q₁, der in diesem Zustand einen offenen Schalter darstellt, von den Steuerimpulsen F_Q und jeweils für die Dauer dieser Impulse leitend gesteuert wird. Ferner wird die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 15 relativ hoch gewählt und beträgt beispielsweise zwischen 1 und 10 kHz. Die Steuerimpulse Fq werden mit einer Impulsfolgefrequenz erzeugt, welche über der Flimmerfrequenz von 3 2 Hz liegt. Außerdem wird die Impulsfolgefrequenz der Steuerimpulse F„ in Abhängigkeit von der Anzahl der Segmente bzw. Einzelfelder der Elektrolumineszenszelle um so höher gewählt, je größer die Anzahl der Einzelfelder ist. Wenn beispielsweise zwei Einzelfelder vorgesehen sind, dann erfolgt die Ansteuerung der Elektrolumineszenszelle mit Steuerimpulsen, deren Impulsfolgefrequenz mindestens 64 Hz beträgt, so daß ein Flimmern verhindert wird. Auf diese Weise wird die Schwingschaltung 15 periodisch angesteuert, um jeweils einen Spannungsstoß F_Tn zu erzeugen, der mindestens eine volle Welle der Hochfrequenz Spannung umfaßt, welche über die Zuleitung 9 an die gemeinsame Elektrode angelegt wird.

Die ersten Elektroden 8A - 8F der Einzelfelder 3A - 3F werden nacheinander bzw. selektiv mit Hilfe eines Ringzählers bzw. eines Schieberegisters 21 angesteuert.Das Schieberegister wird seinerseits mit Steuerimpulse F angesteuert und verbindet seinen jeweils angesteuerten Ausgang mit einer negativen Speisespannung V-, so daß sich für jeweils ein ausgewähltes Einzelfeld eine Koinzidenz der entgegengesetzten Spannungen an den beiden Elektroden desselben ergibt, wodurch die Phosphorschicht 4 dieser Einzelzelle zur Elektrolumineszens angeregt wird.

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Auf diese Weise wird ein hochfrequentes Wechselspannungsignal mit relativ hoher Spannung und mit geringer relativer Einschaltdauer mit Hilfe einer Batterie erzeugt, die eine relativ niedrige Gleichspannung liefert. Dabei kann die Anzahl der Einzelzellen, die Impulsfolgefrequenz der Steuerimpulse F_Q, die Impulsfolgefrequenz der Steuerimpulse F_M und die Reihenfolge der Ansteuerung der Einzelfelder empirisch optimiert werden, um eine flimmerfreie Lichterzeugung mit Hilfe der Elektrolumineszenszelle 10 zu erreichen.

Der zeitliche Verlauf der Signale F_M, F_Q und F ist in Figur für die Einzelfelder 3A - 3C zur Verdeutlichung dargestellt.

Figur 5 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung für eine in Einzelfelder unterteilte Elektrolumineszenszelle 10. Man erkennt,daß wieder ein Schieberegister bzw. eine andere geeignete Multiplexeranordnung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Einzelfelder 3A - 3F wieder selektiv ansteuerbar sind, wie dies im Zusammenhang mit Figur 3 beschrieben wurde. Bei der Steuerschaltung gemäß Figur 5 ist die gemeinsame Elektrode 5 der Elektrolumineszenszelle 10 über die Zuleitung 9 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt 30 des Emitters eines Schalttransistors Q₁ und eines Widerstandes R verbunden. Die dem Verbindungspunkt 30 abgewandten Anschlüsse des Schalttransistors Q₁, das heißt des Kollektors desselben, und des Widerstandes R sind mit Anschlußklemmen 23 bzw. 24 verbunden, die dem positiven Pol V+ bzw. dem negativen Pol V- einer Spannungsquelle entsprechen, die beispielsweise aus 2 Batterien bestehen kann. Insbesondere kann die Spannungsquelle aus der Serienschaltung zweier Batteriezellen, beispielsweise zweier Lithium-Batterie-Zellen, bestehen, welche die für die Anregung des Phosphors der Elektrolumineszenszelle 10 erforderliche Spannung liefer^ ohne daß eine Spannungsverstärkung erforderlich wäre.

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Bei der Steuerschaltung gemäß Figur 5 können die Einzelfelder 3A - 3F selektiv in vorgegebener Reihenfolge mit der negativen Spannung am Anschluß 24 für die Speisespannungsquelle verbunden werden.

Weiterhin ist die Basis 25 des Schalttransistors Q₁ über einen von Hand betätigbaren Schalter 27 mit einer Steuerimpulsquelle 26 verbindbar. Der Schalter 27 kann dabei beispielsweise eine von Hand betätigbare Taste eines Rechners oder dergleichen sein. In der Zeichnung ist ein Rechner dargestellt, welcher Impulse liefert, die mit Hilfe eines üblichen Impulsformers 29 in Steuerimpulse F_Q geeigneter Form und Amplitude umgeformt werden.

Wenn der Schalter 27 geschlossen ist, dann wird der Schalttransistor Q₁ durch jeden Steuerimpuls F_fl leitend gesteuert. Wenn der Schalttransistor Q₁ leitend bzw. durchgesteuert wird, dann steigt die Spannung am Verbindungspunkt 30 im wesentlichen auf die Speisespannung V+ am Anschluß 23 an. Die gemeinsame Elektrode 5 der Einzelfelder 3A - 3F der Elektrolumineszenszelle 10 wird also an die positive Speisespannung V+ gelegt, während gleichzeitig an die erste Elektrode eines der Einzelfelder 3A - 3F die negative Speisespannung V-von der Anschlußklemme 24 über das als Multiplexer dienende Schieberegister 21 angelegt wird. Auf diese Weise wird die Phophorschicht 4 des betreffenden Einzelfeldes zur Lumineszens angeregt. Die Ansteuerung der Einzelfelder erfolgt dabei gemäß den oben erläuterten Prinzipien so, daß die ganze Elektrolumineszenszelle 10 als gleichmäßig leuchtende Lichtquelle erscheint.

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Ein weiterer Steuerkreis gemäß der Erfindung, welcher ähnlich aufgebaut ist wie die Steuerkreise gemäß Fig. 3 und 5₍ ist in Figur 6 dargestellt, wobei jedoch die Ansteuerung der gemeinsamen Elektrode 5 über eine Spannungsvervielfacherschaltung 32 erfolgt, die aus einem piezoelektrischen Wandler und/oder einem Transformator bestehen kann. In der Zeichnung ist ein Transformator dargestellt, welcher eine Primärwicklung besitzt, die mit dem Kollektor des Schalttransistors Q₁ verbunden ist. Die Pimärwicklung 33 und der Schalttransistor Q₁ liegen in Serie zwischen der Anschlußklemme 23 für die positive Speisespannung V+ und der Anschlußklemme 24 für die negative Speisespannung V-. Die Basis 25 des Schalttransistors Q₁ kann bei geschlossenem Schalter 27 mit Steuerimpulsen F_Q aus einem Gerät 34 angesteuert werden, wobei das Gerät 34 insbesondere ein Gerät mit einer elektrooptischen Anzeigeeinheit sein kann, für die eine Zusatzbeleuchtung benötigt wird. Bei der Steuerschaltung gemäß Figur 6 ist die Primärwicklung 33 mit einer Sekundärwicklung 3 5 gekoppelt, über die die verstärkten Steuerimpulse über die Zuleitung 9 der gemeinsamen Elektrode 5 zugeführt werden. Die Ansteuerung der den Einzelfeldern 3A - 3F zugeordneten ersten Elektroden erfolgt in der beschriebenen Weise wieder über das Schieberegister 21.

Obwohl die Steuerschaltungen gemäß Figur 3, 5 und 6 je nach den Verhältnissen im Einzelfall aus den unterschiedlichsten Elektrolumineszenszellen, Transistoren, Spannungsquellen und anderen Bauelementen aufgebaut sein können und mit unterschiedlichen Steuerfrequenzen und dergleichen arbeiten können, sollen nachstehend für die bevorzugten Ausführungsbeispiele einige wichtige Daten zur Orientierung in Tabellenform angegeben werden.

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Bauteile	Fig. 3	Fig. 5	Fig. 6
Spannungsquelle	1,5 V	300 V	1,5 V
Schwingkreis
Induktivität Kapazität Resonanzfrequenz F_T_,	68 μΗ 0,02 \iF 110 kHz
Wandler / Transformator			0,96 V_eff
			^7llAeff
Primärspannung Sekundärspannung			1,5 V 2,6 V
Schalttransistor Q₁	2N4401	6 AQ 5 *	2N4401
Impulsfolgefrequenz
für P fürF°	110 kHz 32 kHz	10 kHz 32 kHz	205 kHz
relat. Einschaltdauer
für F für F_m	50% 0,2%	50% 0,3%	50%

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Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Ausgehend von den Ausführungsbeispielen stehen dem Fachmann vielmehr zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu .Gebote, ohne daß er
dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müsste.

Außerdem wird aus der vorstehenden Beschreibung deutlich, daß die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung insbesondere zur Verwendung bei batteriebetriebenen Kleinuhren,, speziell bei
Armbanduhren, geeignet ist, wobei die Beleuchtungseinrichtung zur Hintergrundbeleuchtung von passiven elektro-optischen Anzeigeeinheiten dienen kann und wobei die impulsförmigen Signale für die Ansteuerung der Einzelfelder der Elektrolumineszenszelle im Multiplex-Betrieb von bereits vorhandenen Impulsfolgen des Uhrwerks abgeleitet werden können.

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Claims

HOEGER, STELLRECHf & F³ARTNER

UHLANDSTRASSE 14 ο · D 7000 STUTTGART 1

A 43 811 b Anmelder: TIMEX Corporation

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Patentansprüche

Beleuchtungseinrichtung für passive, elektrooptische Anzeigeeinheiten, inbesondere bei batteriebetriebenen Geräten, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) es ist eine Elektrolumineszenszelle (lo) mit mehreren Einzelfeldern (3A- 3F) und diesen zugeordneten Einzelfeldelektroden, mit einer gemeinsamen Gegenelektrode (5) und mit einem Elektrolumineszensmaterial (4) zwischen den Einzelfeldelektroden (3A - 3F)und der gemeinsamen Gegenelektrode (5)vorgesehen und

b) es ist eine elektrische Steuerschaltung (Fig. 3, 5 und 6) vorgesehen, mit deren Hilfe zur Erzielung einer gleichmäßigen und einheitlichen Beleuchtung zwischen jeder Einzelfeldelektrode und der Gegenelektrode (5) der Reihe nach ein elektrisches Feld zur Anregung des Elektrolumineszensmaterials (4) erzeugbar ist.

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2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfeldelektroden einander gegenüberliegend angeordnet sind.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (Fig. 3, 5 und 6) derart ausgebildet ist, daß an die Einzelfeldelektroden der Reihe nach ein erstes elektrisches Potential anlegbar ist und daß koinzident dazu ein zweites elektrisches Potential intermittierend anlegbar ist, und zwar mit einer solchen Folgefrequenz, daß eine Leuchtfläche der Elektrolumineszenszelle (lo) als gleichmäßige Lichtquelle wahrnehmbar ist.

4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste elektrische Potential an die Einzelfeldelektroden mit einer Wiederholfrequenz von mindestens 32 Hz anlegbar ist und daß das zweite elektrische Potential intermittierend derart an die Gegenelektrode (5) anlegbar ist, daß sich jeweils eine Koinzidenz der Potentiale und damit ein elektrisches Feld zwischen der Gegenelektrode (5) und jeweils einer der Einzelfeldelektroden ergibt.

5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen elektrischen Schalter (Q,)

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aufweist, der in Serie zu einem Schwingkreis (15) und den Anschlüssen (16, 17) einer Batterie geschaltet ist, daß der gemeinsame Verbindungspunkt von Schalter (Q,) und Schwingkreis(15)mit der gemeinsamen Gegenelektrode (5) verbunden ist, daß dem Schalter (Q,) intermittierend Steuersignale (Fq) zuführbar sind, um den Schwingkreis (15) über den Schalter (Q,) an die Anschlüsse (16, 17) der Batterie anzulegen und ihn zu relativ hochfrequenten Schwingungen zu erregen, und daß Ansteuereinrichtungen (21) vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Reihe nach an die Einzelfeldelektroden (3A - 3F) ein vorgegebenes elektrische Potential anlegbar ist.

6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtungen (21) einen Ringzähler aufweisen, mit dessen Hilfe in Abhängigkeit von einem Multiplex-Signal (F_M) ein Anschluß der Batterie jeweils für ein vorgegebenes Zeitintervall an eine der Einzelfeldelektroden anlegbar ist.

7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtungen (21) ein Schieberegister aufweisen, mit dessen Hilfe ein Anschluß der Batterie in Abhängigkeit von einem Multiplex-Signal (F„) jeweils für ein vorgegebenes Zeitintervall an eine der Einzelfeldelektroden anlegbar ist.

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8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Schalter (Q,) aufweist, der in Serie mit einem Widerstand (R) zwischen die Anschlüsse (23, 24) einer Batterie geschaltet ist, daß der gemeinsame VerbindungspunSct (3o) des Schalters (Q,) und des Widerstandes (R) mit der gemeinsamen Gegenelektrode (5) verbunden ist, daß der Schalter (Q,) in Abhängigkeit von einem Steuersignal (F_Q) betätigbar ist_p um den Widerstand (R) intermittierend an die Anschlüsse (23, 24) der Batterie anschließbar ist, um auf diese Weise ein impulsförmiges elektrisches Potential an die gemeinsame Gegenelektrode (5) anzulegen und daß Betätigungseinrichtungen (21) vorgesehen sind, mit deren Hilfe in Abhängigkeit von einem Multiplex-Signal (F_M) der Reihe nach ein vorgegebenes Potential an die Einzelfeldelektroden anlegbar ist.

9. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (F_Q) und das Multiplex-Signal (F_M) mittels einer Taktgeberschaltung erzeugbar sind.

lo. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Transformator (32) mit einer Primärwicklung (33)

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aufweist, die in Serie zu einem Schalter (Q.) und zu den Anschlüssen (23, 24) einer Batterie geschaltet ist, daß der Schalter in Abhängigkeit von Steuersignalen (F_Q) derart betätigbar ist, daß die Primärwicklung (33) mit seiner Hilfe an die Anschlüsse (23, 24) anlegbar ist, daß der Transformator (32) eine Sekundärwicklung (35) aufweist, die mit der Primärwicklung (33) gekoppelt ist und von deren Anschlüssen der eine mit der gemeinsamen Gegenelektrode (5) und der andere mit einem Anschluß der Batterie verbunden ist, derart, daß bei impulsförmiger Ansteuerung der Primärwicklung (33) beim Schließen des Schalters (Q.) in Abhängigkeit von einem impulsform!gen Steuersignal (F_) die dabei in die Sekundärwicklung (35) induzierte, relativ hohe Spannung an die Gegenelektrode (5) anlegbar ist, und daß Betätigungseinrichtungen (21) vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Reihe nach ein vorgegebenes elektrisches Potential in Abhängigkeit von einem Multiplex-Signal (F.J an die Einzelfeldelektroden anlegbar ist.

11. Beleuchtungseinrichtung für eine passive, elektrooptische Anzeigeeinheit eines batteriebetriebenen Geräts nach einem der Ansprüche 1 - Io, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale(F₀) als Impulsfolge zur Ansteuerung der Gegenelektrode in Abhängigkeit von der Betätigung eines von Hand betätigbaren Schalters des batteriebetriebenen

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Geräts erzeugbar sind und daß mit Hilfe des batteriebetriebenen Geräts (26) eine solche Signalfolge erzeugbar ist, daß die Einzelfeldelektroden der
Reihe nach mit vorgegebener Wiederholfrequenz an
ein vorgegebenes elektrisches Potential ajischließbar sind.

12. Verwendung einer Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-11 zum Beleuchten einer passiven, elektro-optischen Anzeigeeinheit einer batteriebetriebenen Uhr, insbesondere einer Armbanduhr.

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