DE4207076C2 - Vorrichtung zur Helligkeitseinstellung bei einer Leuchtstoffröhre mittels eines elektrisch ansteuerbaren Flüssigkristallelements - Google Patents
Vorrichtung zur Helligkeitseinstellung bei einer Leuchtstoffröhre mittels eines elektrisch ansteuerbaren FlüssigkristallelementsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Hellig
keitseinstellung bei einer Lichtabstrahlung von Leucht
stoffröhren, insbesondere zur Verwendung im Bereich der
Luft- und Raumfahrt, bei der ein zur mindestens
bereichsweisen Abdeckung der Leuchtstoffröhre vorge
sehenes Absorptionselement als ein elektrisch ans teuer
bares Flüssigkristallelement ausgebildet ist, das mit
einer eine jeweilige Lichtdurchlässigkeit vorgebenden
Steuereinheit verbunden ist,
Zur Helligkeitseinstellung bei Leuchtstoffröhren sind aufwendige Schaltgeräte mit Dimmeinrichtungen im Vor schaltgerät erforderlich, da zur Ermöglichung einer Lichtemission durch Gasentladung spezielle elektrische Bedingungen bereitgestellt werden müssen, die eine bei spielsweise bei Glühbirnen in einfacher Weise mögliche Helligkeitseinstellung durch eine Phasenanschnitt steuerung nicht zulassen. Diese Vorschaltgeräte be nötigen zum einen ein vergleichsweise großes Bau volumen, zum anderen tritt aufgrund der erforderlichen Transformatoren auch ein erhebliches Baugewicht auf. Sowohl das Bauvolumen als auch das Baugewicht stellen erhebliche Nachteile bei einer Verwendung im Bereich der Luft- und Raumfahrt dar, bei denen beide Parameter einen erheblichen Einfluß auf die Betriebs- und Bau kosten haben.
Zur Helligkeitseinstellung bei Leuchtstoffröhren sind aufwendige Schaltgeräte mit Dimmeinrichtungen im Vor schaltgerät erforderlich, da zur Ermöglichung einer Lichtemission durch Gasentladung spezielle elektrische Bedingungen bereitgestellt werden müssen, die eine bei spielsweise bei Glühbirnen in einfacher Weise mögliche Helligkeitseinstellung durch eine Phasenanschnitt steuerung nicht zulassen. Diese Vorschaltgeräte be nötigen zum einen ein vergleichsweise großes Bau volumen, zum anderen tritt aufgrund der erforderlichen Transformatoren auch ein erhebliches Baugewicht auf. Sowohl das Bauvolumen als auch das Baugewicht stellen erhebliche Nachteile bei einer Verwendung im Bereich der Luft- und Raumfahrt dar, bei denen beide Parameter einen erheblichen Einfluß auf die Betriebs- und Bau kosten haben.
In der US Re.32.521 wird ein Lichtmodulator beschrie
ben, der mit Hilfe eines Flüssigkristallelementes dazu
dient, einer Lichtstrahlung Informationsgehalte über
tragende Signalanteile aufzumodulieren. Das Flüssig
kristallelement ist hier als eine steuerbare Blende
ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, eine Leucht
stoffröhre in einem Teil ihrer Ausdehnung mit einer
derartigen Flüssigkristallblende zu versehen. Einem vom
nichtverdunkelbaren Hauptanteil der Leuchtstoffröhre
abgestrahlten Lichtanteil wird hierdurch ein modulier
tes Lichtsignal überlagert.
In der US 4 556 289 wird ebenfalls eine Vorrichtung
beschrieben, die unter Verwendung eines Flüssig
kristallelementes eine Lichtregelung durchführt. Kleine
Flüssigkristallkugeln sind hierzu in einem Medium ein
gebettet, das von einer kugelförmigen Hülle umschlossen
ist. Insbesondere wird auch angegeben, daß spezielle
Mischungen unterschiedlicher Flüssigkristalle verwendet
werden können.
Die US 4 749 261 schreibt die Verwendung eines Flüssig
kristallelementes als Abblendelement im Bereich der
Automobiltechnik. Es ist beispielsweise möglich,
Fensterscheiben oder lichtdurchlässige Schiebedächer
mit einer steuerbaren Lichtdurchlässigkeit zu versehen.
Eine Verwendung von Flüssigkristallen im Bereich der
Gebäudetechnik wird in der DE 38 16 069 beschrieben. Es
wird hier eine Abdunklung von Verglasungen für Fenster
oder Türen angegeben. Eine alternative Verwendung ist
auch im Bereich von Fahrzeugen und Flugzeugen möglich.
In Abhängigkeit von der Intensität einer jeweiligen
Sonneneinstrahlung erfolgt eine Abdunklung eines der
Verglasung vorgeschalteten Verkleidungselementes.
In den DE 88 12 322 U1 wird die Verwendung einer
steuerbaren Blende im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik
angegeben. Es wird hierzu eine Beleuchtungseinrichtung,
insbesondere ein Scheinwerfer eines Kraftfahrzeuges,
mit einer steuerbaren Flüssigkristallblende versehen.
In Abhängigkeit von einer angelegten Steuerspannung
kann die jeweilige Lichtdurchlässigkeit vorgegeben
werden.
In den Pat. Abstr. of Jp., P-1040, 23.4.90, Vol. 14,
N. 199 von JP 2-4061 (A) wird eine farbige Flüssig
kristallanzeige beschrieben. Es werden zwei konzen
trisch zueinander angeordnete Glaszylinder verwendet,
die die Flüssigkristallelemente einschließen. Zusätz
lich wird ein farbiger Filter verwendet. Innerhalb des
inneren Glaszylinders wird eine Leuchtstofflampe ange
ordnet. Bei einer Rotation der Vorrichtung können
farbige Bilder und Motive erzeugt werden.
In den Pat. Abstr. of Jp., P-882, 12.6.89, Vol. 13, N.
250 von Jp 1-50020 (A) wird ein Flüssigkristallelement
angegeben, das zur Verbesserung der Wärmebeständigkeit
von dünnen Flächen Verwendung findet. Es sind spezielle
Luftschichten und Luftlöcher vorgesehen, mit deren
Hilfe eine Wärmeabführung durch Luftumwälzung durchge
führt wird.
Ein Fernsehen mit einer Flüssigkristalleinrichtung wird
in den Pat. Abstr. of Jp., P-625, 12.10.87, Vol.,
N. 311 von Jp 62-102226 (A) beschrieben. Zur Beleuch
tung ist eine U-förmige Leuchtstofflampe vorgesehen.
Durch diese Leuchtstofflampe wird der Wirkungsgrad des
abgestrahlten Lichtes erhöht und die Beleuchtungskosten
können reduziert werden.
Auch in den Pat. Abstr. of Jp., P-122, 15.6.82, Vol. 6.
N. 104 von Jp 57-37331 (A) wird eine Flüssigkristall
anzeige beschrieben. Im Bereich eines Umfanges eines
Zylinders werden Flüssigkristallelemente angeordnet.
Die Steuerung erfolgt mit Hilfe eines elektrischen
Feldes und es wird eine Anzeige in unterschiedliche
Richtungen ermöglicht.
Aus der DE 36 36 059 A1 ist eine Anordnung zur Wieder
gabe von Bildern mittels einer Bildröhre bekannt, bei
der in unterschiedlichen Richtungen polarisiertes Licht
verwendet wird. Im Bereich einer Frontscheibe der Bild
röhre ist ein Polarisator und eine beidseitig mit durch
sichtigen Elektrodenflächen versehene Flüssigkristall
folie angeordnet. Es werden zeitlich ineinander ver
schachtelt zwei verschiedene Bilder mit einer gemein
samen Bildröhre wiedergegeben. Das den beiden Bildern
jeweils zugeordnete Licht ist in zueinander senkrechten
Richtungen polarisiert. Zur Umschaltung ist eine Um
schaltvorrichtung vorgesehen, die im Takt der Bild
wechsel die Flüssigkistallfolie derart umschaltet, daß
ein Bild jeweils mit in einer Richtung polarisiertem
Licht erscheint und das andere Bild mit senkrecht dazu
polarisiertem Licht versehen ist. Wird eine derartige
Anordnung mit einer Polarisationsbrille betrachtet, so
können entweder zwei verschiedene Beobachter auf dem
selben Bildschirm gleichzeitig verschiedene Bilder
betrachten, oder es ist möglich, daß ein Betrachter
durch unterschiedliche Brillengläser beide Bilder
gleichzeitig sieht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine
Vorrichtung der einleitend genannten Art derart aus zu
bilden, daß eine Verwendung von schweren Bauelementen
vermieden wird. Gleichzeitig soll ein geringes Einbau
volumen sowie eine ökonomische Ausbildung ermöglicht
werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
das Flüssigkristallelement folienartig ausgebildet und
die Leuchtstoffröhre in Längsrichtung umgebend rohr
förmig angeordnet ist und daß die Leuchtstoffröhre vom
Flüssigkristallelement mindestens bereichsweise um
wickelt ist daß das Flüssigkristallelement in eine
Mehrzahl separat ansteuerbarer Segmente unterteilt ist
und daß durch die Anzahl der jeweils angesteuerten
Segmente ein variabler Transmissionsgrad einstellbar
ist.
Bei derartigen Flüssigkristallelementen wird zwischen
Abdeckschichten eine Substanz angeordnet, die flüssig
kristalline Eigenschaften aufweist und bei der eine
Orientierung der jeweiligen Moleküle in Abhängigkeit
von einer angelegten Spannung erfolgt. In Abhängigkeit
von der jeweiligen Ausrichtung der Moleküle ist das
Flüssigkristallelement entweder lichtdurchlässig, oder
es findet eine Lichtabsorption statt. Die Einstellung
der jeweiligen optischen Eigenschaften erfolgt mit
einem geringen Energieeinsatz im wesentlichen durch die
Generierung eines elektrischen Feldes. Die auftretenden
Ströme sind im Idealfall zu vernachlässigen. Die
Flüssigkristallelemente lassen sich mit einer sehr
geringen Dicke und damit auch mit einem sehr geringen
Gewicht herstellen. Statt der schweren Vorschaltgeräte
können somit wesentlich leichtere Bauelemente verwendet
werden. Der Betrieb der Leuchtstoffröhren bei Ver
wendung von Flüssigkristallelementen erfolgt derart,
daß die Leuchtstoffröhren im wesentlichen konstant be
trieben werden und lediglich die in den Bereich des
Passagierraumes des Flugzeuges gelangende Lichtmenge
durch die jeweilige Ansteuerung der Flüssigkristall
elemente gesteuert wird.
Eine äußerst leichte und flexible Ausbildung des
Flüssigkristallelementes wird dadurch bereitgestellt,
daß das Flüssigkristallelement folienartig ausgebildet
ist.
Sowohl die Erstmontage als auch eine Durchführung von
Wartungs- und Servicesarbeiten wird erheblich dadurch
erleichtert, daß das Flüssigkristallelement rohrförmig
ausgebildet ist.
Eine Verwendung von folienartigen Absorptionselementen,
bei denen keine exakte Anpassung der Dimensionierung an
die jeweilige Leuchtstoffröhre erfolgen muß, wird da
durch ermöglicht, daß die Leuchtstoffröhre vom Flüssig
kristallelement mindestens bereichsweise umwickelt ist.
Eine besonders einfach zu realisierende Steuermöglich
keit wird dadurch bereitgestellt, daß das Flüssig
kristallelement in eine Mehrzahl separat ansteuerbarer
Segmente unterteilt ist.
Eine analoge Ansteuerung des Flüssigkristallelementes
kann dadurch erfolgen, daß die Steuereinheit eine
Gleichspannung zur Ansteuerung des Flüssigkristall
elementes bereitstellt.
Bei einer Verwendung von einem segmentartig unterteil
ten Flüssigkristallelement ist insbesondere auch daran
gedacht, daß die Steuereinheit ein digitales Signal zur
Ansteuerung der Segmente bereitstellt.
Die Konstruktion eines folienartigen Flüssigkristall
elementes kann dadurch erfolgen, daß das Flüssig
kristallelement aus zwei Trägerfolien ausgebildet ist,
die ein Flüssigkristalltropfen enthaltendes Substrat
begrenzen und im Bereich ihrer dem Substrat zugewandten
Oberflächen mit Elektroden versehen sind.
Eine preiswerte, flexible und für einen langen Zeitraum
beständige Ausführungsform wird dadurch bereitgestellt,
daß die Trägerfolien als Polyesterfolien ausgebildet
sind.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin
dung schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Leuchtstoffröhre,
die mit einem folienartigen Flüssigkristall
element umwickelt ist,
Fig. 2 eine Leuchtstoffröhre, auf die ein rohr
förmiges Flüssigkristallelement aufgeschoben
ist,
Fig. 3 eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung der
elektrischen Ansteuerung des Flüssigkristall
elementes,
Fig. 4 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Licht
durchlässigkeit in Abhängigkeit von einer an
gelegten Spannung,
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung eines Flüssigkristall
elementes, das in eine Vielzahl von Sektionen
unterteilt ist, die jeweils separat ansteuer
bar sind,
Fig. 6 einen Querschnitt durch ein Flüssigkristall
element, bei dem Flüssigkristallpartikel
zwischen zwei Trägern angeordnet sind.
Die Vorrichtung zur Helligkeitseinstellung bei einer
Leuchtstoffröhre (1) besteht im wesentlichen aus einem
Flüssigkristallelement (2), das zwischen der Leucht
stoffröhre (1) und einem für die Beleuchtung vorge
sehenen Zielobjekt angeordnet ist.
Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 besteht das
Flüssigkristallelement (2) aus einer Flüssig
kristallfolie, die um die Leuchtstoffröhre (1) herumge
wickelt ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 ist es
aber auch möglich, das Flüssigkristallelement (2)
rohrförmig auszubilden und die Leuchtstoffröhre (1)
damit zu umschließen. Diese Ausführungsform weist den
Vorteil auf, daß das Flüssigkristallelement (2) mit
einem Abstand zur Leuchtstoffröhre (1) angeordnet
werden kann und ein unmittelbarer Wärmeübergang von der
Leuchtstoffröhre (1) zum Flüssigkristallelement (2)
vermieden wird. Aufgrund der geringen Energieaufnahme
der Leuchtstoffröhre (1) ist aber auch ein unmittel
barer Kontakt zwischen der Leuchtstoffröhre (1) und dem
Flüssigkristallelement (2) bei einer Mehrzahl aller
Anwendungen unkritisch.
Zur Vorgabe der Lichtdurchlässigkeit des Flüssig
kristallelementes (2) ist dieses mit einer Steuerein
heit (3) verbunden, die über Leitungen (4) an das
Flüssigkristallelement (2) angeschlossen ist. Eine
Steuerkurve (5) kann entsprechend der Darstellung in
Fig. 4 in einem Koordinatenkreuz eingetragen werden,
das aus einer Spannungsachse (6) sowie einer
Transmissionsachse (7) ausgebildet ist. Bei zunehmender
Spannung nähert sich die Steuerkurve (5) einer Maximal
transmission (8). Bei einer Verwendung von folien
artigen Flüssigkristallelementen (2) können die
Flüssigkristallelemente (2) bis zu einer Flächengröße
von etwa 1 qm ausgebildet werden. Statt einer Verwen
dung eines derartigen großflächigen Elementes ist es
aber auch möglich, das Flüssigkristallelement (2) ent
sprechend der Darstellung in Fig. 5 in Segmente (9) zu
unterteilen. Die Segmente (9) sind über ein Verteil
element (10) an die Steuereinheit (3) angeschlossen.
Bei der Verwendung derartiger Segmente (9) ist es nicht
erforderlich, eine Steuerkurve entsprechend Fig. 4
vorzugeben. Es ist vielmehr in einfacher Weise möglich,
eine digitale Ansteuerung vorzugeben, bei der zur
Vorgabe einer mittleren Helligkeit ein bestimmter
Anteil der Segmente (9) entweder vollständig licht
durchlässig bzw. lichtundurchlässig angesteuert wird.
Der erforderliche Steuerungsaufwand kann hierdurch er
heblich reduziert werden.
Der prinzipielle Aufbau eines folienartigen Flüssig
kristallelementes (2) ist in Fig. 6 dargestellt.
Zwischen zwei Trägerfolien (11, 12) ist ein Substrat
(13) angeordnet, das tropfenförmige Flüssig
kristallbereiche enthält. Die Trägerfolien (11, 12)
können als dünne und flexible Polyesterfolien ausge
bildet sein. Zur Aufnahme der Flüssigkristalltropfen
besteht das Substrat (13) zu einem vorgebbaren Anteil
aus einem Polymerfilm, der gemeinsam mit den
Flüssigkristalltropfen eine Emulsion ausbildet. Ohne
Anlegen einer Spannung an Elektroden (14, 15), die im
Bereich der dem Substrat (13) zugewandten Flächen der
Trägerfolien (11, 12) angeordnet sind, orientieren sich
die Moleküle der Flüssigkristalle im wesentlichen an
den Oberflächen der jeweiligen Tropfen. Hieraus
resultiert eine ungeordnete Molekularstruktur, die zu
einer Lichtabsorption führt. Bei Anlegen einer
Gleichspannung an die Elektroden (14, 15) erfolgt eine
Ausrichtung der Moleküle in Richtung der elektrischen
Feldlinien. Durch diese gleichartige Ausrichtung wird
eine Lichttransmission ermöglicht.
Claims (5)
1. Vorrichtung zur Helligkeitseinstellung bei einer
Lichtabstrahlung von Leuchtstoffröhren, insbesonde
re zur Verwendung im Bereich der Luft- und Raum
fahrt, bei der ein zur mindestens bereichsweisen
Abdeckung der Leuchtstoffröhre vorgesehenes Ab
sorptionselement als ein elektrisch ansteuerbares
Flüssigkristallelement ausgebildet ist, das mit
einer eine jeweilige Lichtdurchlässigkeit vorgeben
den Steuereinheit verbunden ist, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Flüssigkristallelement (2)
folienartig ausgebildet und die Leuchtstoffröhre
(1) in Längsrichtung umgebend rohrförmig angeordnet
ist und daß die Leuchtstoffröhre (1) vom Flüssig
kristallelement (2) mindestens bereichsweise um
wickelt ist, daß das Flüssigkristallelement (2) in
eine Mehrzahl separat ansteuerbarer Segmente (9)
unterteilt ist und daß durch die Anzahl der jeweils
angesteuerten Segmente (9) ein variabler Trans
missionsgrad einstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuereinheit (3) eine Gleichspannung
zur Ansteuerung des Flüssigkristallelementes (2)
bereitstellt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuereinheit (3) ein digitales Signal
zur Ansteuerung der Segmente (9) bereitstellt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristall
element (2) aus zwei Trägerfolien (11, 12) ausge
bildet ist, die ein Flüssigkristalltropfen ent
haltendes Substrat (13) begrenzen und im Bereich
ihrer dem Substrat (13) zugewandten Oberflächen mit
Elektroden (14, 15) versehen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Trägerfolien (11, 12) als Polyester
folien ausgebildet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4207076A DE4207076C2 (de) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | Vorrichtung zur Helligkeitseinstellung bei einer Leuchtstoffröhre mittels eines elektrisch ansteuerbaren Flüssigkristallelements |
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Publications (2)
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DE4207076A1 DE4207076A1 (de) | 1993-09-16 |
DE4207076C2 true DE4207076C2 (de) | 1996-12-19 |
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ID=6453371
Family Applications (1)
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DE4207076A Expired - Fee Related DE4207076C2 (de) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | Vorrichtung zur Helligkeitseinstellung bei einer Leuchtstoffröhre mittels eines elektrisch ansteuerbaren Flüssigkristallelements |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4207076C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3816069A1 (de) * | 1988-05-11 | 1989-11-16 | Klaus Uhl | Einsatz fuer fenster oder tueren |
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1992
- 1992-03-06 DE DE4207076A patent/DE4207076C2/de not_active Expired - Fee Related
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D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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