DE4005665A1 - Leuchtvorrichtung mit einer gleichstrom-entladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe. Solche Leuchtvorrichtungen wer­ den zweckmäßig als großformatige Anzeigeelemente bei Groß­ veranstaltungen, in Sportstadien und ähnlichen verwendet.

Eine solche Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entla­ dungslampe wird beispielsweise in der JP-PS 51-22 311 be­ schrieben und ist dazu eingerichtet, eine Glühkathode einer Gleichspannungs-Entladungslampe über eine Stromquelle zu er­ hitzen, eine Nebenentladungsspannung über ein hochohmiges, strombegrenzendes Widerstandselement an eine Hilfselektrode zu legen und eine Hauptentladungsspannung über ein strombe­ grenzendes Widerstandselement zwischen die Glühkathode und eine Anode (Steuerelektrode) zu legen. Dabei vollzieht sich zwischen der Glühkathode und der Hilfselektrode eine Neben­ entladung, und die Lampe wird auf Normalbetrieb geschaltet, indem zwischen die Glühkathode und die Anode eine Hauptent­ ladungs-Startspannung gelegt wird, welche größer ist als eine Nebenentladungsspannung. In einer solchen Leuchtvorrich­ tung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe und Widerstands­ elementen für die Neben- und Hauptentladung wird jedoch eine Versorgungsspannung benötigt, welche etwa doppelt so groß ist, wie die im Mittel an der Lampe benötigte Spannung, um den Besonderheiten der Gleichspannungsentladung Rechnung zu tragen, wie z.B. Leuchtdichteänderungen und Temperaturabhän­ gigkeiten. Damit wird die besonders am strombegrenden Wider­ standselement für die Hauptentladung auftretende Verlustwär­ me beträchtlich, und es ergeben sich Probleme. So müssen großformatige Anzeigen mit einer Vielzahl von Entladungslam­ pen mit platzraubenden und teuren Belüftungseinrichtungen versehen werden, und es wird wegen der beträchtlichen Wärme­ erzeugung schwierig, eine für einen guten Wirkungsgrad der Lichtabgabe erforderliche Temperatur einzuhalten.

In der JP-OS 61-15 194 wird eine Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe mit einem induktiven Element als Strombegrenzung beschrieben, durch dessen Verwendung die Verlustwärme vermindert wird. Genauer wird ein Hochfrequenz­ wandler zur Umformung einer Gleichspannung in eine hochfre­ quente Wechselspannung verwendet, welche über einen Trans­ formator, eine Drosselspule und eine Gleichrichterdiode an eine Entladungslampe gelegt wird. Diese Technik benötigt nicht nur teure und komplizierte Schaltkreise, sondern wirft auch neue Probleme auf. So müssen z.B. Maßnahmen zur Funk­ entstörung getroffen werden, welche die Herstellungskosten weiter erhöhen. Um die Stromversorgung gegenüber Lastände­ rungen stabil zu halten, ist es ferner notwendig, den Innen­ widerstand des Hochfrequenzwandlers klein zu halten. Dazu muß ein voluminöser Transformator verwendet werden, was die Leuchtvorrichtung groß und teuer macht.

In der US-PS 46 49 322 wird eine Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe beschrieben, welche ohne Zunahme der Abmessungen, aber mit verminderter Wärmeabstrahlung sta­ bil betrieben werden kann. Genauer wird eine Glühkathode in der Gleichstrom-Entladungslampe durch eine eigene Stromquel­ le erhitzt, ein Hochspannungspuls mit einer bestimmten Periode wird an die Glühkathode gelegt, und eine Gleichstrom­ quelle versorgt eine Steuerelektrode der Entladungslampe mit Spannung, und zwar während einer durch eine andere Einrich­ tung gesetzten Haltezeit. Mit dieser Anordnung wird eine stabile Lichtabgabe dadurch erreicht, daß die Entladungslam­ pe durch die periodischen Hochspannungspulse gestartet wird, und die Helligkeit wird über die Haltezeit der Stromversor­ gung geregelt. Die Einrichtung zur Erzeugung der Hochspan­ nungspulse, ebenso die Einrichtung zum Setzen der Haltezeit, stellen jedoch zusätzliche Schaltkreise dar, welche die Her­ stellungskosten in die Höhe treiben und eigene Energiever­ braucher mit entsprechender Verlustwärme darstellen.

Die Aufgabe der Erfindung ist, eine Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe zu schaffen, bei welcher die Herstellungskosten durch eine einfachere Schaltung ge­ senkt werden, der Energieverbrauch, die Wärmeabstrahlung und die Abmessungen der Vorrichtung genügend vermindert werden, und bei welcher die Zustandsgrößen der Lampe wirksam stabi­ lisiert werden, insbesondere ihre Startwilligkeit, die Ab­ hängigkeit ihrer Helligkeit von der Umgebungstemperatur und die Geräuschentwicklung auf niedrigem Niveau.

Diese Aufgabe wird mittels einer Leuchtvorrichtung gelöst, welche eine Gleichstrom-Entladungslampe aufweist mit einer Entladungsstrecke aus einer Glühkathode und wenigstens einer Anode. Eine Gleichstromquelle versorgt die Entladungslampe über ein strombegrenzendes Widerstandselement mit Strom für eine Hauptentladung, welche die Lampe zum Leuchten bringt. Eine Einrichtung für eine Nebenentladung hält die Gleich­ strom-Entladungslampe in einem Zustand der Nebenentladung, um die zum Starten der Hauptentladung benötigte Spannung klein zu halten. Die Einrichtung für die Hauptentladung steuert die Helligkeit, indem der Lampenstrom der Hauptent­ ladung im wesentlichen konstant gehalten, aber seine Puls­ dauer durch ein Helligkeitssteuersignal bestimmt wird, wäh­ rend eine Umschalteinrichtung für die Gleichstromquelle der Hauptentladung vorgesehen ist, welche eine an die Lampe an­ gelegte Spannung umschaltet, und zwar synchron zu dem Hel­ ligkeitssteuersignal auf eine Startspannung für die Haupt­ entladung, welche die Lampenspannung der Nebenentladung aus­ reichend übersteigt, und auf eine Aufrechterhaltungsspannung für die Hauptentladung, bevor das nächste Helligkeitssteuer­ signal eintrifft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe;

Fig. 2 ist ein Zeitdiagramm und zeigt die Beziehung zwi­ schen der Spannungsumschaltung und der Versor­ gungsspannung der Hauptentladung;

Fig. 3 zeigt als Diagramm die Beziehung zwischen einer Zeit zum Einleiten der Hauptentladung und einer zweiten Versorgungsspannung in der Einrichtung nach Fig. 1;

Fig. 4 zeigt als Diagramm die Beziehung zwischen der Um­ gebungstemperatur, der Lampenspannung der Neben­ entladung und der Lampenspannung der Hauptentla­ dung der wie in Fig. 1 verwendeten Gleichstrom- Entladungslampe;

Fig. 5 ist ein detaillierter ausgeführter Schaltplan der Leuchtvorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 6 ist ein Schaltplan einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung;

Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb von Teilen der Leuchtvorrichtung nach Fig. 6 verdeut­ licht;

Fig. 8 zeigt als Diagramm die Beziehung zwischen einer Versorgungsspannung der Nebenentladung und dem Startzeitpunkt der Gleichstrom-Entladungslampe;

Fig. 9 ist ein Schaltplan einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 10 ist ein Zeitdiagramm, welches den Betrieb von Teilen der Leuchtvorrichtung nach Fig. 9 verdeut­ licht; und

Fig. 11 zeigt als Zeitdiagramm, wie sich ein Spannungs­ puls auf die Hauptentladungsspannung auswirkt.

Während die Erfindung im folgenden anhand von Ausführungs­ formen in Verbindung mit den entsprechenden Zeichnungen er­ läutert wird, wird angemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern alle Abände­ rungen einschließt, und daß innerhalb des Umfangs der bei­ liegenden Patentansprüche abgeänderte und gleichartige An­ ordnungen möglich sind.

Nach Fig. 1 enthält eine Gleichstrom-Entladungslampe 10 eine einzelne Glühkathode 11 und eine oder mehrere Steuerelektro­ den oder Anoden 12 (in der Ausführungsform nach Fig. 1 ist nur eine gezeigt), und innerhalb der Lampe zwischen der Glüh­ kathode 11 und der Anode 12 besteht eine Leuchtentladungs­ strecke 13, oder aber mehrere voneinander unabhängige Ent­ ladungsstrecken 13 zwischen der Glühkathode und den jeweili­ gen Anoden. Außerhalb der Lampe 10 ist eine Gleichstromquel­ le für eine Nebenentladung Ea über ein erstes strombegren­ zendes Widerstandselement 14 an der Glühkathode 11 und der Anode 12 angeschlossen, wodurch ein Schaltkreis FD für die Nebenentladung gebildet wird, auf dessen Spannung eine Start­ spannung einer Hauptentladung absinkt, welche zur Stromver­ sorgung der Hauptentladung der Gleichstrom-Entladungslampe 10 benötigt wird, wenn die Lampe in einen Zustand der Neben­ ladung zurückkehrt. Ferner ist eine Kathodenstromquelle Ef an die Glühkathode 11 der Gleichstrom-Entladungslampe 10 an­ geschlossen, welche die Glühkathode 11 mit Heizstrom ver­ sorgt. Zwischen die Glühkathode 11 und die Anode 12 ist ein Schaltkreis MD für die Hauptentladung geschaltet, welcher eine erste und eine zweite Gleichstromquelle Eb 1 und Eb 2 auf­ weist. Dieser Schaltkreis MD enthält eine Einrichtung für eine Helligkeitssteuerung, indem die Größe der Lampenspan­ nung für die Hauptentladung im wesentlichen konstant gehal­ ten, aber die zeitliche Dauer eines periodischen Helligkeits­ steuersignals beeinflußt wird. Ferner enthält der Schalt­ kreis MD eine Einrichtung, um eine Spannungsumschaltung durchzuführen, indem die Startspannung der Hauptentladung, welche die Lampenspannung der Nebenentladung ausreichend übersteigt, synchron mit dem Helligkeitssteuersignal für eine bestimmte Zeit an der Lampe anliegt, und danach eine Haltespannung für die Hauptentladung anliegt, bis das näch­ ste Helligkeitssteuersignal eintrifft.

Genauer wird die Helligkeitssteuerung im Schaltkreises MD der Hauptentladung gebildet durch Reihenschaltung eines zwei­ ten strombegrenzenden Widerstandselements 15, eines ersten Schaltelements 16 und einer Diode 17, welche direkt mit der Anode 12 der Lampe 10 verbunden ist, und die Einrichtung zur Spannungsumschaltung wird gebildet durch Parallelschaltung von einerseits einer Hintereinanderschaltung eines zweiten Schaltelements 18 und der zweiten Gleichstromquelle Eb 2 für die Hauptentladung, welche mit der ersten Gleichstromquelle Eb 1 verbunden sind, und andererseits durch eine Diode 19, welche zu dieser Hintereinanderschaltung parallel liegt und eine Überbrückungsfunktion ausführt, wobei die gesamte Par­ allelschaltung zwischen die vorstehend beschriebene Hellig­ keitssteuerung und die Glühkathode 11 der Lampe 10 geschal­ tet ist. Dieser Spannungsumschalter liefert an seinem Aus­ gang die Summe V 1+V 2 einer Spannung V 1 einer ersten Gleich­ stromquelle Eb 1 und einer Spannung V 2 einer zweiten Gleich­ stromquelle Eb 2, wenn das Schaltelement 18 eingeschaltet ist, und liefert als andere Ausgangsspannung nur die Spannung V 1, wenn das zweite Schaltelement 18 ausgeschaltet ist, wobei die Spannung V 1 der ersten Gleichstromquelle Eb 1 für die Hauptentladung so gewählt ist, daß sie die Lampe kontinuier­ lich am Leuchten hält. Zusätzlich ist der Schaltkreis MD mit einem Anzeige-Steuerkreis 20 versehen, welcher die beiden Schaltelemente 16 und 18 steuert, um die Entladungslampe auf der Grundlage vorgegebener Bildsignale bei der Verwendung als großformatiges Anzeigeelement zum Leuchten zu bringen.

In Fig. 2 ist schematisch eingezeichnet, wie die von der Gleichstromquelle Eb 1 über das zweite strombegrenzende Wider­ standselement 15 gelieferte Haltespannung V 1 angelegt wird, zusätzlich zum Lampenstrom der Nebenentladung, wenn das Schaltelement 16 während einer Zeit T 1 eingeschaltet ist, welche vom Anzeige-Steuerkreis 20 beispielsweise mit einer Frequenz von 60 Hz wiederholt wird. Hier ist vorgesehen, daß das zweite Schaltelement 18 im selben Zeitpunkt wie der Be­ ginn von T 1 eingeschaltet wird, wobei die Zeitdauer T 2 bei­ spielsweise 0,2 ms beträgt. Beim Starten der Hauptentladung in einem der Entladungszyklen wird die hohe Startspannung Vs=V 1+V 2 angelegt, wenn die beiden Schaltelemente 16 und 18 eingeschaltet sind, und die Lampe gelangt zuverlässig vom Zustand der Nebenentladung in den Zustand der Hauptentladung, auch wenn die Lampenspannung relativ hoch ist, weil bei­ spielsweise die Umgebungstemperatur der Lampe geringer ist oder sich die Spannung bei der Herstellung der Lampe 10 er­ höht hat. Die Einschaltzeit T 2 des zweiten Schaltelements 18 wird in Abhängigkeit der Größen V 2 und T 12 festgelegt. T 12 ist die zum Einleiten des Zustands der Hauptentladung benö­ tigte Zeit und wird als Ergebnis von Versuchen in Abhängig­ keit von der Spannung V 2 der zweiten Gleichstromquelle Eb 2 der Hauptentladung als eine Funktion TT erhalten, welche in Fig. 3 gezeigt ist. Es stellt sich heraus, daß bei einer Wahl von 15 V für die Spannung V 2 der Quelle Eb 2 die Zeit T 12 mit 0,2 ms gewählt werden kann.

Weitere Versuche über die Verhältnisse zwischen der Umge­ bungstemperatur der Entladungslampe 10 und der an diese an­ gelegten Spannung ergeben die in Fig. 4 gezeigten Beziehun­ gen. Die Lampenspannung der Nebenentladung folgt der durch­ gezogenen Kurve FD, während die Lampenspannung der Hauptent­ ladung entlang der durchbrochenen Kurve MD verläuft. Unter der Annahme, daß die Lampenspannung V 1a der Hauptentladung bei einer Umgebungstemperatur von 25°C 20 Volt beträgt, wird die über die Helligkeitssteuerung und das strombegrenzende Widerstandselement 15 an die Entladungslampe 10 gelegte Span­ nung mit Vs und der Lampenstrom mit I 1a bezeichnet. Die Span­ nung Vs muß dann bei herkömmlichen Leuchtvorrichtungen mit Gleichstrom-Entladungslampen 45 V betragen, wenn das Zünden der Lampe bis herab zu einer Umgebungstemperatur von -20°C gewährleistet sein soll. In diesem Fall wird der Leistungs­ verlust Wo an dem strombegrenzenden Widerstandselement in einem konventionellen Entladungsschaltkreis

Wo = I 1a × (Vs-V 1 a) = 25 × I 1a ,

womit die Wärmeentwicklung am zweiten strombegrenzenden Widerstandselement 15 beträchtlich wird. Im Gegensatz dazu wird bei der Erfindung der Stromverbrauch W 1 an dem strombe­ grenzenden Widerstandselement 15 im Schaltkreis MD der Haupt­ entladung zu

W 1 = I 1a(Vs-V 1 a) × 0,2/16,7 + I 1a(V 1-V 1a) × (16,7-0,2)/16,7 = 15,1 × I 1a ,

und sogar wenn V 1 auf 35 V gesetzt wird, um eine mögliche Abnahme der Spannung zur Stabilisierung des Leuchtens der Lampe zu berücksichtigen, kann der Stromverbrauch W 1 des strombegrenzenden Widerstandselements in der erfindungsge­ mäßen Leuchtvorrichtung auf etwa den halben Wert des Strom­ verbrauchs Wo des gleichen Elements in konventionellen Vor­ richtungen vermindert werden. Damit kann die Verlustwärme einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung bemerkenswert re­ duziert werden, die Abmessungen der Belüftungseinrichtungen vermindert werden, und es kann erreicht werden, daß große und teure Belüftungseinrichtungen entfallen. Angemerkt sei, daß der Schaltkreis selbst mit dem strombegrenzenden Wider­ standselement preiswert hergestellt werden kann, so daß die allgemeinen Herstellungskosten bemerkenswert vermindert wer­ den, weil die Schaltungsanordnung einfach ist und weder ein Hochfrequenzwandler, noch zusätzliche komplizierte Schalt­ kreise benötigt werden.

In der vorstehenden Ausführungsform setzt die Startspannung V 1+V 2 der Hauptentladung gleichzeitig mit dem Einschalten des ersten Schaltelements 16 ein. Die Anordnung kann so mo­ difiziert werden, daß diese Zeit phasenverzögert ist, so daß das Verhalten der Entladungslampe 10 beim Übergang vom Zu­ stand der Nebenentladung zum Zustand der Hauptentladung sehr verbessert werden kann. Fig. 5 zeigt eine detaillierter ausgeführte Ansicht der Vor­ richtung nach Fig. 1, in welcher ein PNP-Transistor 46 als erstes Schaltelement verwendet wird, und das zweite strom­ begrenzende Widerstandselement mittels eines Konstantstrom­ kreises 45A gebildet wird, welcher den PNP-Transistor 46 und einen Widerstand 45 aufweist und als Stromfühler wirkt. An die Helligkeitssteuerung zusammen mit dem zweiten strombe­ grenzenden Widerstandselement sind eine Treiberstromquelle Ec und ein Treibertransistor 46 a separat zum Schaltkreis MD der Hauptentladung zugeschaltet, und ein Steuerkreis 51 zur Pulsweitemodulation (im folgenden kurz PWM genannt) ist par­ allel zu der Treiberstromquelle Ec angeschlossen. An diesen PWM-Steuerkreis 51 führt ein Steuerausgang eines Anzeige­ Steuerkreises 50, während eine Basis des Treibertransistors 46 a von dem PWM-Steuerkreis 51 so angesteuert wird, daß auf das Ein- und Ausschalten des Treibertransistors hin auch der PNP-Transistor 46 ein- oder ausgeschaltet wird, womit die Helligkeitssteuerung verwirklicht ist. Der Steuerausgang des Anzeige-Steuerkreises 50 zu dem PWM-Steuerkreis 51 gelangt gleichzeitig an eine Gleichlaufsteuerung 52, und ein Transi­ stor 48 als zweites Schaltelement wird gleichzeitig mit dem Transistor 46 des ersten Schaltelements eingeschaltet, so daß beim Starten der Hauptentladung die hochgespannte Start­ spannung V 1+V 2 anliegt, wie in Fig. 2 gezeigt. Zusätzlich können die Helligkeitsdaten vom Anzeige-Steuerkreis 50 an den PWM-Steuerkreis 51 gelangen und diesen auf der Grundlage der Helligkeitsdaten in Betrieb setzen. Die übrigen Schal­ tungsbestandteile und Wirkungsweisen des Ausführungsbei­ spiels nach Fig. 5 sind die gleichen wie in der Ausführungs­ form nach Fig. 1, wobei die Bezugszahlen übereinstimmender Komponenten um 30 erhöht sind. Wenn die Leuchtdaten, welche Informationen über Beginn und Ende der Leuchtdauer umfassen, vom Anzeigesteuerkreis 50 an die Gleichstrom-Entladungslampe 40 in der Vorrichtung nach Fig. 5 gelangen, werden sie in ein Helligkeitssteuersi­ gnal verwandelt, und zwar mittels eines PWM-Steuersignals am PWM-Steuerkreis 51, an welchem die Versorgungsspannung der Treiberstromquelle Ec anliegt. Auf dieses Helligkeitssteuer­ signal hin schaltet der Treibertransistor 46 a ein, und der PNP-Transistor 46 schaltet ebenfalls ein, wodurch der Kon­ stantstromkreis 46 A mit dem PNP-Transistor 46 und dem strom­ begrenzenden Widerstand 45 leitend wird, so daß die Spannung der Hauptentladung über die Sperrdiode 47 an der Gleichstrom- Entladungslampe 40 anliegt. Andererseits spricht ein Tran­ sistor 48, welcher das zweite Schaltelement bildet, auf ein Zeitsignal an, welches von der Gleichlaufsteuerung 52 syn­ chron mit dem Einschalten des PNP-Transistors 46 als erstem Schaltelement geliefert wird, und schaltet ein. Die Gleich­ laufsteuerung 52 ist mit einer festen Zeitfunktion versehen und dafür eingerichtet, die Zeit T 2 aus Fig. 2 zu setzen, wodurch die Startspannung Vs=V 1+V 2 der Hauptentladung wäh­ rend dieser Zeit T 2 an eine Reihenschaltung des Konstant­ stromkreises 45 A, der Diode 47 und der Entladungslampe 40 gelegt wird. Während dieser Zeit liegt Vs um einen genügen­ den Betrag über der Spannung der Nebenentladung, der Entla­ dungszustand der Lampe kann sanft in den Zustand der Haupt­ entladung überführt werden, und die Spannung V 1 für die Hal­ tespannung der Hauptentladung mittels der ersten Gleichstrom­ quelle Eb 1 wird nach Verstreichen der Zeit T 2 angelegt. Bei dieser Betriebsweise kann der Lampenstrom der Hauptentladung in jedem Zustand der Versorgungsspannung konstant gehalten werden, ob der Spannungswert des Schaltkreises MD der Haupt­ entladung nun V 1+V 2 oder V 1 ist, und die Reaktionsfähigkeit der Gleichstrom-Entladungslampe 40 auf die Steuersignale für die Anzeige kann hervorragend gemacht werden. Ebenso wird eine hohe Linearität in der Beziehung zwischen Pulsdauer und der Helligkeit der Lampe erreicht. Gemäß einer anderen Anwendung der Erfindung wird eine Leucht­ vorrichtung mit einer Entladungslampe nutzbar in Räumen, bei Nacht usw. verwendet. Während eine mit solchen Leuchtvorrich­ tungen versehene Anzeige für die Anwendung bei Tageslicht große Helligkeit aufweisen muß, genügt für die Verwendung in Räumen oder bei Nacht eine maximale Helligkeit von 1/2 bis 1/3 der Helligkeit unter Sonnenlicht, und eine Verminderung der minimalen Helligkeit (Schwarzpegel) wird für eine gute Anzeigequalität wichtig. In der vorhergegangenen Ausführungs­ form ist es möglich, eine hervorragende Anzeigefähigkeit zu erreichen, obwohl die Wärmeerzeugung auf die Hälfte derer von konventionellen Anzeigen vermindert wird und eine hohe Linearität zwischen der Pulsbreite und der Helligkeit sogar in Bereichen relativ geringer Helligkeit erreicht wird. In der obigen Ausführung, in welcher die Spannung der Nebenent­ ladung konstant an die Gleichspannungs-Entladungslampe ge­ legt ist, oder, anders gesagt, die Lampe konstant schwach oder stark beleuchtet wird, ist die minimale Helligkeit je­ doch relativ hoch, und wenn die maximale Helligkeit einfach geringer gemacht wird, geschieht es leicht, daß das Kontrast­ verhältnis abnimmt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird daher eine Leuchtvorrichtung mit einer Ent­ ladungslampe offenbart, mittels welcher die minimale Hellig­ keit merklich vermindert werden kann. Falls die Lampenspannung der Nebenentladung ständig an der Entladungslampe anliegt, wie in Fig. 11 gezeigt, hat sich gezeigt, daß ein Hochspannungspuls HPV auftreten kann. Die­ ser kann am Beginn des Zustands der Nebenentladung und nach dem Zustand der Hauptentladung und zu jedem Zeitpunkt auf­ treten, wenn der Lampenstrom für die Entladungslampe in dem Zeitintervall gesteuert wird, welches durch die Stellung des ersten Schaltelements auf Ein bestimmt wird. Es wird ange­ nommen, daß ein solcher Hochspannungspuls HPV durch eine Schwankung der Entladungserscheinung an der Anode der Gleich­ strom-Entladungslampe verursacht wird. Im Beispiel ist ange­ nommen, daß der Hochspannungspuls größer ist, als die Ver­ sorgungsspannung für die Nebenentladung, so daß der Zustand der Nebenentladung nicht mehr aufrechterhalten werden kann, und weder die Helligkeitssteuerung noch der Zustand der Nebenentladung mehr wirksam sind. Damit wird es notwendig, die Versorgungsspannung der Nebenentladung größer als die Spannung des Pulses HPV zu machen, weswegen eine Verminde­ rung der minimalen Helligkeit über die Versorgungsspannung der Nebenentladung Schwierigkeiten bereitet. Gemäß der genannten Anwendung der Erfindung wird eine Leucht­ vorrichtung mit einer Entladungslampe geschaffen, welche sich von den Ausführungsformen nach den Fig. 1 und 5 unter­ scheidet, und mit welcher die minimale Helligkeit unter Berücksichtigung der vorstehenden Schwierigkeiten merklich gesenkt werden kann. In Fig. 6 ist die Anode 72 der Gleich­ stromentladungslampe 70 mit einer Helligkeitssteuerung ver­ bunden, welche eine Reihenschaltung aus einem strombegren­ zenden Widerstandselement 75, einem Schaltelement 76 und einer Diode 77 aufweist, an welche eine Spannung einer ein­ zigen Gleichstromquelle Eb für die Hauptentladung angelegt ist. Das Schaltelement 76 wird durch einen Ausgang des PWM- Steuerkreises 81 betätigt, welcher mit dem Anzeige-Steuer­ kreis 80 verbunden ist, welcher wiederum dem PWM-Steuerkreis 81 zusammen mit den Helligkeitsdaten ein Scannsignal Vss liefert, welches gleichzeitig an die in zwei Stufen vorgese­ henen Zeitglieder 83 und 84 gelangt. Diese Zeitglieder 83 und 84 sind hier so eingerichtet, daß sie das Scannsignal Vss in der Art verzögern, daß das erste Zeitglied 83 eine Verzögerungszeit T 3 bildet, und das zweite Zeitglied 84 eine andere Verzögerungszeit T 4, wie in dem Zeitdiagramm nach Fig. 7 ersichtlich. Das bei Durchgang der Zeitglieder 83 und 84 entstehende Ausgangssignal (Fig. 7(c)) gelangt an einen Hochspannungs-Schaltkreis 85, welcher mit seinem einen Ende mit der Stromversorgung Ea der Nebenentladung verbunden ist, und mit seinem anderen Ende über das strombegrenzende Wider­ standselement 74 mit der Anode 72 der Gleichstrom-Entladungs­ lampe 70 verbunden ist. Der Hochspannungs-Schaltkreis wird mit den vorgegebenen Verzögerungszeiten T 3 und T 4 ein- und ausgeschaltet, abhängig davon, wann die Spannung der Gleich­ spannungsquelle Eb der Hauptentladung zwischen die Glühka­ thode 71 und die Anode 72 der Entladungslampe 70 angelegt wird.

Das Scannsignal Vss, welches von dem Anzeige-Schaltkreis 80 geliefert wird, wird durch den Graph (a) in Fig. 7 wiederge­ geben, die dem Zeitglied 83 entsprechende Verzögerungszeit T 3 durch den Graph (b) nach Fig. 7, und die Verzögerungszeit T 4 hinter dem Zeitglied 84 wird durch den Graph (c) in Fig. 7 wiedergegeben. Nach Fig. 7(d) ist der Hochspannungs-Schalt­ kreis 85 nur während der Verzögerungszeit T 4 des zweiten Zeitgliedes 84 eingeschaltet, während derer der Lampenstrom für die Nebenentladung über das strombegrenzende Widerstands­ element 74 an die Entladungslampe 70 gelangt. Genauer wird die Verzögerungszeit T 3 des ersten Zeitgliedes 83 so gesetzt, daß sie kurz vor Eintreffen des nächsten Scannsignals Vss endet. Im Falle der Verwendung von 60 Hz Wiederholfrequenz ergibt sich ein Zeitintervall von 16,7 ms, und das Ausgangs­ signal des Zeitgliedes T 3 setzt 16,7 ms-T3 ms vor dem Scann­ signal ein, wobei diese Zeit zum Starten der Lampe und für die Nebenentladung ausreichen muß. Die Wahl der Verzögerungs­ zeit T 3 wird experimentell durch Messung der zum Starten der Entladungslampe 70 benötigten Zeit bestimmt, indem die Span­ nung der Stromquelle Ea für die Nebenentladung variiert wird, wie in Fig. 8 graphisch gezeigt. Wenn beispielsweise die Spannung der Stromversorgung Ea der Nebenentladung 500 V be­ trägt, wird die Entladungslampe 70 gestartet, wenn diese Spannung für eine Zeitspanne von 0,6 bis 0,7 ms anliegt.

Das Scannsignal erscheint jedesmal, wenn die Anzeigevorrich­ tung mit den erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtungen aktiviert wird. Eine große Zahl von Gleichstrom-Entladungslampen 70, welche die großformatige Anzeige bilden, werden gleichzeitig durch ein und dasselbe Scannsignal Vss als Referenzsignal gestartet. Die Entladungslampen 70 werden zyklisch in den Zustand der Nebenentladung versetzt, und zwar durch die Pulse, welche für die Zeit T 4 vom zweiten Zeitglied 84 ge­ liefert werden und eine optimale Pulslänge und Phasenver­ schiebung haben. Fig. 7(c) zeigt die Pulse im Vergleich mit dem periodischen Scannsignal Vss bei einer Frequenz von 60 Hz. Wenn die Lampen im Zustand der Nebenentladung sind, wird die Dauer der Hauptentladung durch Anlegen der Spannung der Stromquelle Eb gesteuert, welche beträchtlich kleiner als die Spannung der Stromquelle Ea für die Nebenentladung ist. In dieser Schaltung wird es vermieden, daß Hochspannungspul­ se, deren Amplitude die Spannung der Stromquelle der Neben­ entladung übersteigt, kurz nach dem Ausschalten des ersten Schaltkreises und vor Anlegen der Hauptentladungsspannung auftreten, und das Leuchten der Nebenentladung wird geglät­ tet. Weil in diesem Fall das Leuchten der Nebenentladung auf eine kurze Periode von etwa 2 bis 3 ms innerhalb der Dauer des Zyklus von 16,7 ms beschränkt werden kann, kann die durchschnittliche Helligkeit während der Dunkelzeit, während kein Entladungsstrom fließt, auf etwa 1/5 vermindert werden, so daß sich die minimale Helligkeit vermindert und sich das Kontrastverhältnis bemerkenswert erhöht.

Die anderen Schaltungsbestandteile und Wirkungsweisen in der Ausführungsform nach Fig. 6 sind im wesentlichen die glei­ chen wie in den Ausführungsformen nach den Fig. 1 oder 5.

Fig. 9 zeigt die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 6 detaillierter. Die Gleichstrom-Entladungslampe 100 hat eine gemeinsame Glühkathode 101 sowie in diesem Beispiel drei Anoden 102 R, 102 G und 102 B mit jeweils voneinander unabhän­ gigen Entladungsstrecken 103 R, 103 G und 103 B für die drei Primärfarben Rot, Grün und Blau. Die jeweiligen Entladungs­ strecken 103 R, 103 G und 103 B haben eine durchschnittliche Einschaltdauer von 50% und leuchten mit einer Periode von 8,8 ms auf. Das Scannsignal Vss vom Anzeigesteuerkreis 110 gelangt über ein Trennglied 112, ein erstes Zeitglied 113 und ein zweites Zeitglied 114 an den Hochspannungs-Schalt­ kreis 115. Diese Reihenschaltung erfolgt für die jeweiligen Anoden 102 R, 102 G und 102 B gemeinsam, was die Schaltung ver­ einfacht, und die Spannung der Stromquelle Ea für die Neben­ entladung wird über erste strombegrenzende Widerstandsele­ mente 104 R, 104 G und 104 B an die jeweiligen Entladungsstrec­ ken 103 R, 103 G und 103 B gelegt, und zwar nur während der Einschaltzeit des Hochspannungs-Schaltkreises 115. Der PWM- Steuerkreis 111 erhält von dem Anzeigesteuerkreis 110 die Leuchtdaten sowie das Scannsignal Vss und ist mit den Hel­ ligkeitssteuerungen 116 R, 116 G und 116 B verbunden, welche jeweils eine Reihenschaltung aus einem zweiten strombegren­ zenden Widerstandselement 105 und einem Schaltelement 106 aufweisen, so daß die Ausgangssignale der Helligkeitssteue­ rung an jeweils eine der Anoden 102 R, 102 G und 102 B gelangen.

Wenn die Vorrichtung nach Fig. 9 in Betrieb genommen wird, wird das Scannsignal Vss mit einer Frequenz von beispiels­ weise 60 Hz im Anzeige-Steuerkreis 110 erzeugt. Sodann wer­ den mittels Flip-Flops oder ähnlichen Schaltkreisen im PWM- Steuerkreis 111 gemäß einer vorbestimmten Folge die benötig­ ten Scannsignale VssR, VssG und VssB für die jeweiligen Ent­ ladungsstrecken 103 R, 103 G und 103 B erzeugt, deren zeitli­ cher Verlauf in Fig. 10(a) bis (c) gezeigt ist. Diese Signa­ le vom PWM-Steuerkreis 111 gelangen an die jeweiligen Hel­ ligkeitssteuerungen 116 R, 116 G und 116 B. Bei Eintreffen der Signale wird das Schaltelement 106 in der jeweiligen Hellig­ keitssteuerung 116 R, 116 G und 116 B für eine feste Zeit und synchron mit den Leuchtdaten eingeschaltet, wobei die rela­ tive Einschaltdauer etwa 50% beträgt bei einer Wiederhol­ periode von 8,8 ms. Andererseits gelangt das Scannsignal Vss auch über das Trennglied 112 an die in Reihe geschalte­ ten ersten und zweiten Zeitglieder 113 und 114 wie in der vorhergehenden Ausführungsform nach Fig. 6. Damit ist der Hochspannungs-Schaltkreis 115 nur während der Zeit T 4 nach Fig. 10(d) eingeschaltet, und die Spannung der Stromquelle Eb für die Nebenentladung wird simultan an die jeweiligen Leuchtentladungsstrecken 103 R, 103 G und 103 B gelegt. Nach einer Zeit 16,7 ms-T3 ms nach Beginn der Nebenentladung wird die Spannung der Stromquelle Eb für die Hauptentladung zunächst über die Helligkeitssteuerung 116 R, welche ein Kon­ stantstromkreis ist, an die Entladungsstrecke 103 R gelegt, und in der Folge gelangt sie nacheinander über die jeweili­ gen Helligkeitssteuerungen 116 G und 116 B an die jeweiligen Leuchtentladungsstrecken 103 G und 103 B (Graphen (e) bis (g) in Fig. 10).

Die anderen Schaltungsbestandteile und Wirkungsweisen der Ausführungsform nach Fig. 9 sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen nach den Ausführungsformen der Fig. 6 oder nach den Fig. 1 und 5.

Claims (4)

1. Leuchtvorrichtung mit einer Gleichstrom-Entladungslampe, die eine Entladungsstrecke aus einer Glühkathode und wenig­ stens einer Anode aufweist, mit einer Einrichtung für eine Hauptentladung, die eine Gleichstromquelle aufweist, welche die Entladungslampe über ein strombegrenzendes Widerstands­ element mit Strom versorgt und mittels der Hauptentladung zum Leuchten bringt, sowie einer Einrichtung für eine Neben­ entladung, welche die Entladungslampe in einem Zustand der Nebenentladung hält, um die zum Starten der Hauptentladung benötigte Spannung klein zu halten, wobei die Einrichtung für die Hauptentladung eine Einrichtung enthält, welche die Helligkeit dadurch steuert, daß der Lampenstrom der Haupt­ entladung im wesentlichen konstant gehalten, aber seine Pulsdauer durch ein periodisches Helligkeitssteuersignal bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschaltein­ richtung für die Gleichstromquelle der Hauptentladung vorge­ sehen ist, welche eine an die Lampe angelegte Spannung um­ schaltet, und zwar synchron zu dem Helligkeitssteuersignal auf eine Startspannung für die Hauptentladung, welche die Lampenspannung der Nebenentladung ausreichend übersteigt, und auf eine Aufrechterhaltungsspannung für die Hauptentla­ dung, bevor das nächste Helligkeitssteuersignal eintrifft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Entladungslampe mehrere Anoden aufweist, bezüglich derer mehrere Leuchtentladungsstrecken gebildet sind, und daß die Gleichstromquelle mehrere Leuchtentladungs­ strecken gleichzeitig mit Spannung versorgen kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das strombegrenzende Widerstandselement Teil eines Kon­ stantstromkreises ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Nebenentladung eine Steuerung enthält, welche die Nebenentladung für eine bestimmte Zeit einschaltet, welche vor Eintreffen des Helligkeitssteuer­ signals einsetzt.