DE3425931C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Niederdruck-Gasentladungs­ lampe der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 ange­ gebenen Art.

Eine derartige Gasentladungslampe ist aus der US-PS 41 99 708 bekannt. Sie dient als Ersatz für eine konventionelle Glühlampe und soll daher weißes Licht liefern. Unabhängig von der Anzahl der U-förmig ge­ bogenen Rohre innerhalb des Oberteiles gibt es daher stets nur einen Entladungsweg zwischen genau zwei Elektroden.

Eine ähnliche Entladungslampe ist aus der US-PS 42 08 618 bekannt, mit der Maßgabe, daß dort gerade Entladungsrohre verwendet werden, deren offene Enden über einen gemeinsamen Dom miteinander kommunizieren, wodurch sich ein U-förmiger Verlauf der Entladungswege oder eines sich teilenden Entladungsweges ergibt. Bei dieser bekannten Entladungslampe können die einzelnen Rohre mit in unterschiedlichen Farben emittierenden Leuchtstoffen beschichtet sein, wobei sich bei gemein­ samer oder rasch aufeinanderfolgender sequentieller Aktivierung der Entladungswege eine additive Farb­ mischung ergibt.

Aus der GB-PS 10 01 251 ist es grundsätzlich bekannt, die Elektroden mehrerer, voneinander unabhängiger, jedoch gleichzeitig oder in raschem Wechsel zu betrei­ bender Gasentladungslampen ständig vorzuheizen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nieder­ druck-Gasentladungslampe der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Gattung zu schaffen, die als steuerbares Farbtriplet oder Farbpixel verwendbar ist.

Diese Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Gasent­ ladungslampe erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die nach diesem Vorschlag gestaltete Entladungslampe zeichnet sich durch ihren gedrängten Aufbau und ihre einfache Steuerbarkeit zur Lichtemission in gegebenen­ falls auch rasch wechselnden Farben durch additive Mischung aus. Die Farbwiedergabe ist sehr stabil, da wegen der für alle drei Entladungswege gemeinsam benutzten Kathode Temperaturschwankungen und die dadurch hervorgerufenen Schwankungen in der Farbwieder­ gabe vermieden werden. Ebenfalls auf die gemeinsame Kathode zurückzuführen ist die kurze Ansprechzeit bei Änderung der eingestellten Farbe.

Im Anspruch 2 sind die bevorzugten Emissionsbereiche der verwendeten Leuchtstoffe angegeben.

Die im Anspruch 3 genannte Ausführungsform erleichert die Anordnung zahlreicher derartiger Entladungslampen in Form einer Matrix zur Schaffung selbstleuchtender Farbbilder.

Die Gasentladungslampe nach der Erfindung wird nach­ folgend anhand der Zeichnung beispielhaft erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 eine Aufsicht auf diese Ausführungsform,

Fig. 3 eine Unteransicht dieser Ausführungsform,

Fig. 4 ein Schaltbild für den Betrieb dieser Lampe,

Fig. 5 ein Schaltprogramm zur Erzeugung zu­ nächst weißer, dann gelber Farbe,

Fig. 6 ein Schaltprogramm zur Erzeugung von zu­ nächst weißer Farbe, dann schwarzer "Farbe" und dann einer weiteren Farbe,

Fig. 7 ein geringfügig abgewandeltes Schalt­ bild für den Betrieb der Lampe,

Fig. 8 eine Aufsicht auf eine Matrixanordnung aus mehreren derartigen Lampen,

Fig. 9 eine Aufsicht auf eine erste Abwand­ lung der ersten Ausführungsform der Lampe,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Abwandlung der ersten Ausfüh­ rungsform der Lampe,

Fig. 11 u. 12 eine zweite Ausführungsform der Lampe,

Fig. 13 eine Matrixanordnung aus mehreren Lampen der zweiten Ausführungsform,

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform der Lampe und

Fig. 15 eine Aufsicht auf eine Abwandlung der dritten Ausführungsform der Lampe.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte, dreifarbige Ent­ ladungslampe umfaßt ein Oberteil 11, das mit einer Bodenplatte 12 vakuumdicht verschweißt ist, aus einem glasartigen, durchsichtigen Werkstoff besteht und die Form einer dreieckigen Prismas hat. Der vakuumdicht abgeschlossene Innenraum ist mit einem Edelgas und Quecksilberdampf gefüllt. Die Bodenplatte 12 trägt eine gemeinsame Kathode 13 in der Form einer Glüh­ wendel, sowie drei plattenförmige Anoden 14. Die Kathode 13 liegt im Mittelpunkt eines Dreiecks, in dessen Ecken die Anoden 14 angeordnet sind. Durch die Bodenplatte 12 nach unten erstrecken sich Anschluß­ stifte 15 für die Kathode 13 und Anschlußstifte 16 für die einzelnen Anoden 14. Die Anschlußstifte be­ finden sich innerhalb eines von einem Sockel 17 um­ schlossenen Raumes. In dem von dem Oberteil 11 be­ grenzten Innenraum der Röhre sind drei im wesentlichen U-förmige, gleichartige Rohre 20 R, 20 G und 20 B ange­ ordnet, die aus dem selben Werkstoff wie das Oberteil bestehen. Diese Rohre haben jeweils einen längeren Schenkel, mit dem sie in den Ecken des gleichseitigen Dreiecks mit der Bodenplatte 12 vakuumdicht derart verbunden sind, daß sie die entsprechenden Anoden 14 umschließen. Die kürzeren Schenkel der Rohre enden in gleicher Höhe oberhalb der Bodenplatte 12 in unmittel­ barer Nachbarschaft der gemeinsamen Kathode 13. Die Rohre 20 R, 20 G und 20 B bilden drei getrennte Entladungs­ wege gleicher Länge und sind innenseitig mit unter­ schiedlichen Leuchtstoffen beschichtet, die, angeregt durch die jeweilige Entladung, in den drei Primär­ farben Rot bzw. Grün bzw. Blau emittieren.

Die Anoden 14 werden über eine geeignete Schaltvorrich­ tung jeweils kurzzeitig (für etwa 10 ms oder weniger) und aufeinanderfolgend an Spannung gelegt, so daß die von den jeweiligen Rohren emittierten Primärfarben sich additiv mischen. Durch entsprechende, unterschied­ liche Bemessung der Zeitintervalle, während derer die jeweiligen Anoden 14 an Spannung liegen, kann so jede beliebige Farbe oder jeder beliebige Farbton erzeugt werden.

Gemäß Fig. 4 liegt hierzu die Entladungslampe über eine vorzugsweise elektronisch arbeitende Schaltvorrich­ tung 32 und einen gemeinsamen, einstellbaren Vorwider­ stand 33 an der Serienschaltung aus einer Gleichspan­ nungsquelle 30 und einer Hilfsgleichspannungsquelle 31. Die letztere dient zum Vorheizen der gemeinsamen Kathode 13. Hierzu ist die Kathode 13 an die Hilfs­ gleichspannungsquelle 31 über einen Schalter 39 ange­ schlossen, der über einen Hilfsanschluß 38 der Schalt­ vorrichtung 32 so gesteuert wird, daß der Schalter 39 nur dann geschlossen ist, wenn der gemeinsame Anschluß 34 der Schaltvorrichtung 32 mit keinem der zu den einzelnen Anoden 14 führenden Anschlüsse 35, 36 oder 37 verbunden ist, wenn also keine Entladung in irgendeinem der Rohre 20 R, 20 G und 20 B stattfindet.

Die Verbindung des gemeinsamen Anschlusses 34 mit einem der Anodenanschlüsse 35, 36, 37 wird so gesteuert, daß die gewünschte Farbe durch additive Mischung der von den Rohren 20 R, 20 G und 20 B emittierten Primärfarben entsteht.

Fig. 5 zeigt ein entsprechendes Diagramm zur Erzeugung von "Weiß" während der Zeit t ₀ bis t ₁, wozu alle drei Rohre 20 R, 20 G und 20 B nacheinander für dieselbe kurze Zeit mehrfach an Spannung gelegt werden, sowie zur Erzeugung von "Gelb" während der anschließenden Zeit t ₁ bis t ₂, während derer nur die Rohre 20 R und 20 G aufeinanderfolgend mehrfach an Spannung gelegt werden und hierbei Rot und Grün emittieren, woraus sich durch additive Mischung die gewünschte Farbe "Gelb" ergibt.

Fig. 6 zeigt ein anderes Diagramm zur Erzeugung der Farbenfolge "Weiß", "Schwarz" und "Gelb". Während der Zeit von t ₁ bis t ₂ liegt keines der Rohre an Spannung ("Schwarz"). Gleichzeitig ist der Schalter 39 ge­ schlossen, so daß die Kathode 13 geheizt wird und daher die nächste Entladung in irgendeinem der Rohre 20 R, 20 G und 20 B ohne Zeitverzug gezündet werden kann. Durch diese Maßnahme wird außerdem die Lebensdauer dar Lampe verlängert, da durch deren Heizung der Einschalt­ spannungsstoß beim Zünden der nächsten Entladung gemindert wird. Umgekehrt wird durch das Abschalten der Heizung der Kathode während der Dauer der jeweiligen Entladungen der Stromverbrauch der Lampe herabgesetzt.

Die in Fig. 7 dargestellte Schaltung unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 4 nur durch die Einfügung der drei einstellbaren Widerstände 40, 41 und 42 zwischen die Anodenanschlüsse 35, 36 und 37 sowie die zugehörigen Anoden 14. Dies ermöglicht eine getrennte Einstellung der von den einzelnen Rohren 20 R, 20 G und 20 G abgegebenen Helligkeit und damit eine optimale Farbwiedergabe.

Die beschriebene Gasentladungslampe eignet sich als einzelner Beleuchtungskörper, der bei kleinem Volumen infolge der U-förmigen Entladungswege verhältnismäßig viel Licht liefert, was für eine Effektbeleuchtung wünschenswert ist. Die Entladungslampe kann aber auch in Verbindung mit weiteren, gleichartigen Lampen matrixartig kombiniert werden und bildet dann ein Farbtriplet gemäß der Darstellung in Fig. 8.

Hierbei bilden die oberen, gebogenen Teile der Rohre 20 R, 20 G und 20 B die jeweilige Sichtfläche. Die prismatische Form der Lampe mit dem Querschnitt eines gleichseitigen Dreiecks läßt eine kompakte Anordnung der Lampen L zu, von denen jede mit ihren Seitenflä­ chen an den entsprechenden Seitenflächen der drei benachbarten Lampen anliegt.

Fig. 14 zeigt eine erste Abwandlung der bisher be­ schriebenen Ausführungsform der Entladungslampe. Hierbei hat jedes der drei Rohre 21 R, 21 G und 21 B einen elliptischen Querschnitt und ist so angeordnet, daß sich in der Aufsicht auf die obere Stirnfläche der Lampe eine annähernd kreisförmige Konfiguration ergibt. Hierdurch vergrößert sich die Lichtemissions­ fläche der Rohre 21 R, 21 G und 21 B in der Aufsicht, was wiederum eine kompaktere Ausführung der Lampe ermöglicht, die sich so noch besser zum Aufbau eines Farbdisplays eignet und in diesem Fall auch eine ver­ besserte Auflösung ergibt.

Fig. 10 zeigt eine zweite Abwandlung der beschriebenen Ausführungsform der Lampe. Hierbei ist der untere Bereich des Oberteiles 11 innenseitig mit einem re­ flektierenden Film 23 metallisiert, so daß das von den Rohren 20 R, 20 G und 20 B emittierte Licht der jeweiligen Farbe mehrfach reflektiert und gestreut wird, wodurch sich die additive Mischung der Farben noch verbessert und ein beliebiger, reiner Farbton erzeugt werden kann.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine zweite Ausführungs­ form der Entladungslampe, die bei ansonsten mit der ersten Ausführungsform übereinstimmenden Aufbau einen Oberteil 71 in der Form eines rechteckigen Parallel­ epipeds hat, innerhalb dessen die drei Rohre 70 R, 70 G und 70 B entlang einer Längsseite mit ihren langen Schenkeln mit der rechteckigen Bodenplatte 72 hermetisch dicht verschweißt sind und jeweils eine entsprechende Anode 74 umschließen. Die kürzeren, offenen Schenkel der Rohre 70 R, 70 G und 70 B sind in der Nähe der gemeinsamen Kathode 73 offen, die mittig auf der gegenüberliegenden Längsseite der Bodenplatte 72 ange­ ordnet ist. Gemäß Fig. 13 läßt sich aus einer Viel­ zahl dieser Entladungslampen L rechteckigen Querschnitts ebenfalls ein Farbdisplay aufbauen. Die Lampen L sind hierbei zeilenweise angeordnet und von Zeile zu Zeile gegeneinander um eine halbe Breite verschoben, so daß an der Bildung eines Farbtriplets entsprechend dem strichpunktiert gezeichneten Dreieck jeweils zwei Lampen beteiligt sind.

Fig. 14 zeigt eine dritte Ausführungsform der Lampe, bei der drei Rohre 80 R, 80 G und 80 B in einem kugel­ förmigen Oberteil 81 angeordnet sind, das durch eine kreisförmige Bodenplatte 82 vakuumdicht abgeschlossen ist. Die Bodenplatte 82 trägt in der Mitte die ge­ meinsame Kathode 83 und längs ihres Umfanges gleich­ mäßig versetzt die drei Anoden 84.

Fig. 15 zeigt eine Abwandlung der zuletzt beschriebe­ nen Ausführungsform. Hierbei sind die drei Rohre 90 R, 90 G und 90 B so angeordnet, daß das offene Ende jedes Rohres dicht neben dem vakuumdicht verschweißten Ende des benachbarten Rohres liegt, wodurch sich eine besonders kompakte Form ergibt.

Claims (3)

1. Niederdruck-Gasentladungslampe, bestehend aus einer Bodenplatte und einem mit dieser vakuumdicht verschweiß­ ten Oberteil, das einen mit einem Edelgas und Quecksil­ berdampf gefüllten Innenraum umschließt, in dem drei umgekehrt U-förmig gebogene, innenseitig mit Leuchtstoff beschichtete Rohre angeordnet sind, die jeweils mit ihren einen Enden vakuumdicht mit der Bodenplatte ver­ schweißt sind und in diesem Ende eine Elektrode ent­ halten und deren andere Enden offen sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Lampe gleichspannungsgespeist ist,
• - daß die Rohre (20 R, 20 G, 20 B) eine gemeinsame, in der Nähe ihrer offenen Enden angeordnete Kathode (13) haben,
• - daß die Elektroden in den mit der Bodenplatte (12) verschweißten Enden der Rohre die Anoden (14) bilden,
• - daß die Anoden (14) mit einer Schaltvorrichtung (32) verbunden sind, die sie sequentiell an Spannung legt,
• - daß die gemeinsame Kathode (13) über einen nur bei spannungslosen Anoden (14) geschlossenen Schalter (39) an einer Vorheizspannung (31) liegt
• - und daß eines der drei Rohre eine rot emittierende, das zweite eine grün emittierende und das dritte eine blau emittierende Leuchtstoffschicht hat.

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffe ein Emissionsspektrum von 400-500 nm bzw. von 500-600 nm bzw. von 600-700 nm haben.

3. Lampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (11) die Form eines gleichseitigen, dreieckigen Prismas und die Bodenplatte (12) die Form eines gleichseitigen Dreiecks hat, und daß die Boden­ platte (12) an den Scheitelpunkten des Dreiecks die Anoden (14) und in ihrer Mitte die gemeinsame Kathode (13) trägt und die offenen Enden der Rohre auf die Mitte der Bodenplatte gerichtet sind.