DE4005665C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Gleichstrom-Entladungslampe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gleichstrom-Entladungslampen sind als großformatige Anzeigeelemente bei Großveranstaltungen, in Sportstadien und ähnlichem geeignet.

Eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Gleichstrom-Entladungslampe ist beisielsweise in der JP-PS 51-22 311 be­ schrieben und ist dazu eingerichtet, eine Glühkathode der Entladungslampe über eine Stromquelle zu erhitzen, eine Hilfsentladungsspannung über ein hochohmiges, strombegrenzendes Widerstandselement an eine Hilfselektrode zu legen und eine Hauptentladungsspannung über ein strombegrenzendes Widerstandselement zwischen die Glühkathode und die Anode zu legen. Dabei vollzieht sich zwischen der Glühkathode und der Hilfselektrode eine Hilfsentladung. Die Lampe wird auf Normalbetrieb geschaltet, indem zwischen die Glühkathode und die Anode eine Hauptentladungs-Startspannung gelegt wird, welche größer ist als die Hilfsentladungsspannung.- In einer solchen Schaltungsanordnung für eine Gleichstrom-Entladungslampe, mit Widerstandselementen für die Hilfs- 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 Temperaturabhängigkeiten. Damit wird die besonders am strombegrenzenden Widerstandselement für die Hauptentladung auftretende Verlustwärme beträchtlich, und es ergeben sich Probleme. So müssen großformatige Anzeigen mit einer Vielzahl von Entladungslampen mit platzraubenden und teuren Belüftungseinrichtungen versehen werden, und es wird wegen der beträchtlichen Wärmeerzeugung schwierig, eine für einen guten Wirkungsgrad der Lichtabgabe erforderliche Temperatur einzuhalten.

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

In der US-PS 46 49 322 ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Gleichstrom-Entladungslampe beschrieben, welche ohne Zunahme der Abmessungen, aber mit verminderter Wärmeabstrahlung stabil betrieben werden kann. Genauer wird eine Glühkathode in der Gleichstrom-Entladungslampe durch eine eigene Stromquelle erhitzt. Ein Hochspannungspuls von bestimmter Periode wird zwischen Glühkathode und Anode angelegt. Eine Gleichstromquelle versorgt die Anode der Entladungslampe während einer durch eine andere Einrichtung gesetzten Haltezeit mit Betriebsspannung. 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.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Gleichstrom-Entladungslampe zu schaffen, die bei geringem Aufwand, geringem Energieverbrauch, geringer Wärmeabstrahlung und kleinen Abmessungen die Startwilligkeit verbessert und die Abhängigkeit ihrer Helligkeit von der Umgebungstemperatur vermindert.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Schaltungsanordnung erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Es ist an sich bereits aus der DE 34 38 896 A1 bekanntgewesen, bei einer Gleichspannungsversorgung für Gasentladungslampen eine Reihenschaltung aus einer Quelle mit fester und einer Quelle mit einstellbarer Spannung vorzusehen und die einstellbare Quelle mit einer Diode zu überbrücken. Aus der DE-OS 21 28 977 ist ferner ein Elektronenblitzgerät bekannt gewesen, bei dem ein aufgeladener Hauptkondensator und ein aufgeladener Zusatzkondensator vorgesehen sind, die zu Beginn einer durch eine Zündelektrode eingeleiteten Entladung in einer Blitzröhre mittels eines Schalters hintereinandergeschaltet werden, wobei die Reihenschaltung aus dem Schalter und dem Zusatzkondensator durch eine Diode überbrückt ist.

Mehrere Ausführungsformen der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung und anhand der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird, erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schaltplan einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Betrieb 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 Hilfsentladung und der Lampenspannung der Hauptentla­ dung der wie in Fig. 1 verwendeten Gleichstrom- Entladungslampe;

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

Fig. 6 ist ein Schaltplan einer anderen Ausführungsform mit Merkmalen eines Unteranspruchs;

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

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

Fig. 9 ist ein Schaltplan einer weiteren Ausführungsform mit Merkmalen eines Unteranspruchs;

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

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

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 Hilfsentladung, nachfolgend als Nebenentladung bezeichnet, Ea über ein erstes strombegren­ zendes Widerstandselement 14 an der Glühkathode 11 und der Anode 12 angeschlossen, wodurch ein Stromkreis FD für die Nebenentladung gebildet wird. 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 Stromkreis MD für die Hauptentladung geschaltet, welcher eine erste und eine zweite Gleichstromquelle Eb 1 und Eb 2 auf­ weist. Dieser Stromkreis 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 Strom­ 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 Stromkreis 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 der Spannung V 1 der ersten Gleich­ stromquelle Eb 1 und der Spannung V 2 der 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 Stromkreis 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 Anordnungen 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 1a) = 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 1a) × 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 Anordnung auf etwa den halben Wert des Strom­ verbrauchs Wo des gleichen Elements in konventionellen Vor­ richtungen vermindert werden. Damit kann die Verlustwärme einer erfindungsgemäßen Anordnung bemerkenswert re­ duziert werden, die Abmessungen der Belüftungseinrichtungen vermindert werden, und es kann erreicht werden, daß große und teure Belüftungseinrichtungen entfallen. Angemerkt sei, daß die Anordnung 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. An die Helligkeitssteuerung zusammen mit dem zweiten strombe­ grenzenden Widerstandselement sind eine Treiberstromquelle Ec und ein Treibertransistor 46a separat zum Stromkreis 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 46a 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 46a ein, und der PNP-Transistor 46 schaltet ebenfalls ein, wodurch der Kon­ stantstromkreis 45A 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 der 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 45A, 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.

Eine mit der beschriebenen Anordnung versehene Anzeigevorrichtung muß für die Anwendung bei Tageslicht große Helligkeit aufweisen. Dagegen genügt für die Verwendung in Räumen oder bei Nacht eine maximale Helligkeit von 1/2 bis 1/3 der Helligkeit unter Sonnenlicht, aber 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 leuchtet, 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 Anordnung 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.

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 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.

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 102R, 102G und 102B mit jeweils voneinander unabhän­ gigen Entladungsstrecken 103R, 103G und 103B für die drei Primärfarben Rot, Grün und Blau. Die jeweiligen Entladungs­ strecken 103R, 103G und 103B 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 102R, 102G und 102B gemeinsam, was die Schaltung ver­ einfacht, und die Spannung der Stromquelle Ea für die Neben­ entladung wird über erste strombegrenzende Widerstandsele­ mente 104R, 104G und 104B an die jeweiligen Entladungsstrec­ ken 103R, 103G und 103B 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 116R, 116G und 116B 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 102R, 102G und 102B 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 103R, 103G und 103B 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 116R, 116G und 116B. Bei Eintreffen der Signale wird das Schaltelement 106 in der jeweiligen Hellig­ keitssteuerung 116R, 116G und 116B 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 103R, 103G und 103B 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 116R, welche ein Kon­ stantstromkreis ist, an die Entladungsstrecke 103R gelegt, und in der Folge gelangt sie nacheinander über die jeweili­ gen Helligkeitssteuerungen 116G und 116B an die jeweiligen Leuchtentladungsstrecken 103G und 103B (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. Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Gleichstrom-Entladungslampe, die eine Glühkathode und wenigstens eine Anode aufweist, mit einem Stromkreis (MD) für eine Hauptentladung, der eine Gleichspannungsquelle (Eb), die Entladungslampe (10, 40), einen Schalter (16, 46) und ein strombegrenzendes Widerstandselement (15, 45) aufweist, wobei zur Steuerung der Helligkeit der Entladungslampe ein Helligkeitssteuersignal mittels des Schalters eine Pulsdauersteuerung des Hauptentladungsstromes bewirkt, und mit einem Stromkreis für eine Hilfsentladung, der die Entladungslampe, eine weitere Gleichspannungsquelle (Ea) und einen Widerstand (14, 44) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle des Hauptentladungsstromkreises aus einer Reihenschaltung von zwei Gleichspannungsquellen (Eb1, Eb2) und einem weiteren Schalter (18, 48) besteht, daß die Reihenschaltung aus der einen dieser Gleichspannungsquellen (Eb2) und dem weiteren Schalter (18) mit einer Diode (19, 49) überbrückt ist, daß die Gesamtspannung der beiden Gleichspannungsquellen (Eb1, Eb2) ds Hauptentladungsstromkreises die Brennspannung der Hilfsentladung übersteigt und daß das Helligkeitssteuersignal am Beginn eines Stromimpulses der Hauptentladung den weiteren Schalter (18, 48) für eine vorgegebene Zeit schließt (Fig. 1 und 5).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Entladungslampe mehrere Anoden aufweist, bezüglich derer mehrere Entladungsstrecken gebildet sind (Fig. 9).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das strombegrenzende Widerstandselement (15, 45) im Hauptentladungsstromkreis Teil eines Konstantstromkreises ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis (FD) für die Hilfsentladung eine Steuerung enthält, welche die Hilfsentladung für eine bestimmte Zeit einschaltet, welche vor dem Eintreffen des Helligkeitssteuersignals einsetzt (Fig. 6 und 9).