EP0162971B1 - Projektionsbildröhre und Bildwiedergabeanordnung mit einer derartigen Bildröhre - Google Patents

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EP0162971B1
EP0162971B1 EP84200784A EP84200784A EP0162971B1 EP 0162971 B1 EP0162971 B1 EP 0162971B1 EP 84200784 A EP84200784 A EP 84200784A EP 84200784 A EP84200784 A EP 84200784A EP 0162971 B1 EP0162971 B1 EP 0162971B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
window
cooling
tube
display tube
cooling jacket
Prior art date
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Expired
Application number
EP84200784A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0162971A1 (de
Inventor
Leendert Vriens
Gerrit Berend Gerritsen
Willem Meijndert Van Alphen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Priority to DE8484200784T priority patent/DE3475140D1/de
Priority to ES543606A priority patent/ES8608733A1/es
Priority to CA000482869A priority patent/CA1243069A/en
Priority to DD85276815A priority patent/DD232588A5/de
Priority to KR1019850003811A priority patent/KR920010663B1/ko
Priority to JP60116830A priority patent/JPS60264025A/ja
Publication of EP0162971A1 publication Critical patent/EP0162971A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0162971B1 publication Critical patent/EP0162971B1/de
Priority to US07/298,378 priority patent/US4899080A/en
Expired legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/006—Arrangements for eliminating unwanted temperature effects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/86—Vessels; Containers; Vacuum locks
    • H01J29/861—Vessels or containers characterised by the form or the structure thereof

Definitions

  • the invention relates to a projection picture tube with an evacuated envelope with an image window, which is provided on the inside with a screen and in front of which a translucent second window is arranged on the outside, the space between the image window and the second window of at least a cooling liquid flows from an inflow opening to at least one outflow opening, specifically as a result of temperature differences in this cooling liquid.
  • the invention also relates to an image display device having one or three such projection picture tubes.
  • Such a picture tube is known from the published Dutch patent application 8 003 360.
  • a raster is described on the screen, which usually has a phosphor layer or a pattern of different phosphors.
  • the temperature of the phosphor increases due to the electron bombardment, which reduces the light output of the screen ( «thermal quenching •).
  • This phenomenon occurs particularly in picture tubes for projection television, the screen being scanned by electron beams with large beam currents in order to obtain the large luminance required.
  • the temperature of the image window increases and a temperature gradient arises at the image window. This gradient causes a mechanical stress in the z. B. glass picture window.
  • thermal stress With a high electron beam current and consequently high thermal stress, this can lead to a break in the image window.
  • thermal stress thermo stress
  • the space between the image window and the second window filled with coolant is surrounded at the top and bottom and on the side by a metal heat sink that acts as a spacer and acts as a heat radiator.
  • the temperature rise of the picture window moves the coolant warmed up through the picture window up along the picture window and down along the second window, whereby the heat is also dissipated from the center of the picture window via the heat sink.
  • the heat is dissipated mainly by conduction to the second window.
  • the liquid flow described above occurs, with an associated but less effective additional cooling by the heat sink.
  • an embodiment has been described in which the cooling liquid is supplied from the top of the room through pipes or hoses and through a cooling chamber to the underside of the room by convection due to temperature differences in the cooling liquid.
  • a disadvantage of such a tube is that when the tube is replaced in a projector, the cooling liquid has to be removed and the hoses or tubes have to be detached from the picture tube.
  • a similar liquid cooling system has been proposed in Dutch patent application 8 300 114, wherein a laminar flow of the cooling liquid along the image window is used at a flow rate of approximately 5 cm 3 / s.
  • a power of up to 60-80 W can be dissipated.
  • the cooling fluid flows back from the outflow opening to the inflow opening of the space through hoses or pipes and by means of a pump arranged in this hose or pipe system.
  • a cooling chamber heat exchanger
  • 60-80 W corresponds to an average beam current of 2-3 mA with peak currents of up to approximately 10 mA.
  • the object of the invention is, based on the prior art described above, to provide a picture tube with a cooling system which provides effective cooling at a power between 12 and 25-30 W.
  • the invention also has the task of creating a picture tube with cooling without additional tubes and individual heat exchangers.
  • a picture tube of the type described at the outset according to the invention is characterized in that a cooling jacket is arranged at the height of the windows and around the space mentioned, which is provided with at least one channel which connects the cooling liquid from the outflow leads to the inflow opening or openings of said space.
  • the cooling liquid With this cooling, the cooling liquid generally flows in a laminar manner along the warm picture window and absorbs heat there. The cooling liquid then flows from the outflow opening (s) through the channel in the cooling jacket, where the cooling liquid releases its heat to the cooling jacket, to the inflow opening (s).
  • the circulation of the liquid results in better temperature regulation than in the known cooling system with a simple cooling chamber. This further reduces the tension in the glass of the picture tube.
  • the free convection fluid flow due to temperature differences in the cooling fluid is relatively slow.
  • An essential tempera occurs difference ⁇ T (for example 10 ° C) between the temperatures of the coolant at the inlet and outlet openings.
  • ⁇ T for example 10 ° C
  • a ⁇ T of approximately 10 ° C. is obtained with a liquid flow of approximately 0.3 cm 3 / s for a liquid with a density p of 1 g / cm 3 and a heat capacity Cp of approximately 4.2 J / g ° C (1 cal / g ° C) as for water.
  • the required liquid flow is then only about 6% of the liquid flow of about 5 cm 3 / s for tubes according to the Dutch patent application 8 300 114 mentioned.
  • Another advantage of the picture tube according to the invention is that no outer tubes, hoses, heat exchangers and pumps are necessary, which makes it much easier to assemble the tube in a (projection) arrangement for displaying images.
  • the cooling in a picture tube according to the invention is much more effective than the cooling described in the first exemplary embodiment of the already mentioned Dutch patent application 8 003 360, because the cooling liquid between the picture window and the second window flows mainly in only one direction and is cooled in the cooling jacket.
  • the flow resistance in the channel or channels of the cooling jacket is preferably smaller than in the space between the image window and the second window. If this is the case, the liquid flow is more easily started by temperature differences.
  • At least the outer wall of the cooling jacket is preferably made of metal and is optionally provided with cooling fins.
  • this outer wall of the cooling jacket is preferably brought into thermal contact with a body with a high thermal output.
  • This body can be, for example, the holder with the lens system of the arrangement, which holder acts as a “heat sink”. It is also possible to force the ribs to cool with air.
  • a preferred embodiment of a picture tube according to the invention is characterized in that a channel, through which the cooling liquid flows, is partially covered by a seal which extends essentially parallel to the direction of flow in the room, e.g. B. a glass; or metal strip, between the image window and the second window. If two stripes are used on the two sides of the image window, they can also act as spacers between the image window and the second window.
  • the second window prefferably be the first element of the optical lens system of the image display device.
  • the tubes according to the invention can be arranged in an image display arrangement with their cooling jacket on a second cooling system.
  • This second cooling system for example liquid-filled pipes, can dissipate the heat from the cooling jacket to an appropriate location, for example to the rear of the arrangement.
  • This cooling system can be an integral part of the arrangement.
  • the coolant in this second system is only a requirement that it transports the heat well (good heat output and low viscosity). In this second system there are no requirements regarding contamination, optical transmission and refractive index of the liquid.
  • This second cooling system can also only be partially filled with a liquid that evaporates above a temperature of 40-50 ° C., in such a way that the second system acts as a “heat pipe”. The advantage of such a construction is the extremely effective heat transfer and the low filling weight.
  • FIG. 1 shows a diagrammatic, partially cut-away view of a picture tube according to the invention.
  • This picture tube contains a shell 1, which consists of a neck 2 and a cone 3 and is closed with a picture window 4.
  • a screen 5 (see FIG. 2) is arranged on the inside of this picture window.
  • a translucent second window 6 is provided essentially parallel to the outside of the image window 4.
  • a cooling jacket 8 is provided around the tube end at the level of the windows 4 and 6 and the space 7 lying between them.
  • This cooling jacket contains a channel 9 through an outer wall 10 of the cooling jacket, the side edge 11 of the second window 6, a glass strip 12, the edge of the picture window 4, the edge of the cone 14 and the Back wall 15 of the cooling jacket is limited.
  • any expansion differences between the outer wall 10 and the tube end can be compensated for by the flexible rear wall 15 of the cooling jacket.
  • the space 7 and the channel 9 are filled with cooling liquid 16 (for example water or an ethylene glycol / water mixture with a lower melting point and a higher boiling point than water).
  • the heat generated in the screen is absorbed by the coolant through the image window, which makes it locally warmer and moves to a higher point in the system.
  • the warm coolant leaves the space 7 via the outflow opening 17 indicated by dashed lines and enters the cooling jacket 8.
  • the cooling liquid partially emits the heat absorbed therein at the wall 10 and the rear wall 15 of the cooling jacket and overflows an inflow opening (not visible here) back into space 7.
  • the direction of flow of the coolant is indicated by arrows. Because the liquid flows around the tube end and is not cooled in a simple cooling chamber or in a heat exchanger, a better temperature compensation is obtained than in these systems with a simple cooling chamber.
  • a simple cooling chamber Such a tube, with water or with an 80% ethylene glycol-20% water mixture as the cooling liquid and with a screen with a 5-inch diagonal (12.7 cm) resulted in a constant temperature increase at a load of 28 W.
  • Coolant for the center of the image window of only 37 ⁇ 2 ° C.
  • the cooling jacket was provided with cooling fins and was cooled with air but not forced. There was also some additional cooling from contact with the device in which the tube was attached.
  • FIG. 2 shows a horizontal section through the tube according to FIG. 1, the section containing the central axis 18.
  • the reference numerals correspond to those in FIG. 1.
  • FIG. 1 A vertical section perpendicular to the tube axis 18 is shown in FIG.
  • the reference numerals again correspond to those in FIG. 1.
  • the cooling liquid 16 flows upward through the space 7 and leaves this space via the outflow opening 17 (dashed line) and then flows through the channel 9 of the cooling jacket 8 to the inflow opening 19 (dashed line).
  • FIG. 4a also shows a horizontal section through a tube according to the invention, in accordance with FIG. 2.
  • the image window 20 is curved in this case.
  • the second window is also curved.
  • the coolant now flows through the space between the curved picture window 20 and the second window 21.
  • the image can be optimized by choosing the radius of curvature of the second window 21 to be smaller than that of the image window 20, as shown in FIG. 4b, or by choosing an aspherical shape for the second window 21.
  • the outer wall 10 of the cooling jacket is provided with cooling fins 22.
  • the reference numerals for the parts which correspond to those in FIG. 1 are the same as in FIG. 1.
  • FIGS. 5a, b and c show a front view, a partial vertical section and a partial horizontal section through another embodiment of a picture tube according to the invention.
  • This picture tube contains an evacuated sheath 30, which consists of a neck (not shown), a cone 31 and a picture window 32, on which a screen 42 is attached.
  • a screen 42 is attached.
  • the outer wall of the cooling jacket is a U-shaped one arranged around the tube end at the height of the picture window 32, around the second window 33 and around the space 34 Metal profile 36. This profile presses the second window 33 against the glass strips 35.
  • the cooling liquid 37 flows through the space 34 between the image window 32 and the second window 33 due to temperature differences that occur when the tube is operated (arrows 38 in FIG. 5a ) and leaves the room 34.
  • the cooling liquid then flows through the channel 39 in the U-shaped profile 36, where this liquid gives off heat to the profile 36, and passes through the inflow opening back into the room 34 (arrows 40 in FIG. 5a) .
  • the tube can be fastened in a reproduction or projection device with the aid of fastening eyes 41.
  • FIGS. 5a, b and c show a front view, a partial vertical section or a partial horizontal section through a further embodiment of a picture tube according to the invention.
  • This picture tube contains an evacuated sheath 50, which consists of a neck (not shown), a cone 51 and a picture window 52, which is provided with a screen 53.
  • a second window 54 is arranged in front of the image window 52, a space 55 being located between these windows.
  • a tube 56 with a rectangular cross-section arranged around the end of the picture tube at the height of the picture window 52, around the second window 54 and around the space 55 serves as the cooling jacket.
  • the cooling liquid 57 flows through temperature differences that occur when the tube is operated, through the space 55 between the image window 52 and the second window 54 (arrows 58 in FIG. 6a) and leaves the space 55 via openings in the tube 56 that are not visible in the figure
  • the coolant then flows through the tube 56, where heat is given off, and passes through the opening 59 back into the space 55 (arrows 60 in FIG. 6a).
  • the tube can be attached in a display or projection arrangement with the aid of attachment eyes 61.
  • FIGs 7a, b and c are a front view, a partial vertical section or a partial horizontal section through a picture tube according to the invention.
  • This tube contains an evacuated sheath 70 which consists of a neck (not shown), a cone 71 and an image window 72 which is provided with a screen 73.
  • the second window consists of a lens 74 which is arranged in front of the image window 72.
  • a space 75 is located between this lens 74 and the image window 72.
  • the cooling jacket contains a metal outer wall 76 which is arranged around the tube end at the height of the image window 72, around the lens 74 and around the space 75 and can optionally be provided with cooling ribs.
  • the cooling liquid 77 flows upward through the space 75 due to temperature differences which occur when the tube is operated.
  • the coolant then flows through the channel 78 to the channel 79 in order to return to the room 75 after cooling.
  • the direction of flow is again indicated by arrows.
  • FIGS. 8a, b and c show a front view, a partial vertical section and a partial horizontal section through part of an image display device with a picture tube of the type shown in FIGS. 6a, b and c.
  • the difference between the picture tube shown in this figure and that according to FIGS. 6a, b and c is that the tube 156 does not have a rectangular but a trapezoidal cross section.
  • the reference numerals in the other tube parts correspond to those in FIGS. 6a, b and c.
  • This device contains a second cooling system with a metal ring 157 through which cooling lines 158 run.
  • This ring 157 is thermally insulated from the tube holder 160 with the aid of insulating material 159.
  • the tube is secured in the bracket 160 by means of bolts 161 and plates 162.
  • the picture tubes in a picture display device need not be arranged horizontally (picture window vertical).
  • the free convection fluid flow due to temperature differences also takes place with tubes standing almost vertically (image window almost horizontal).
  • a small angle of the picture tube axis with the vertical is sufficient to start the convection liquid flow. This is because the maximum height difference in the cooling liquid in an arrangement with a tube according to the invention is greater than in the tubes according to the prior art.
  • the cooling jackets (8, 36, 56, 76, 156) shown in FIGS. 1 to 8 expediently consist at least in part of aluminum or a material with a similarly high thermal conductivity. As a sealant between z.
  • silicone rubber is preferably used, since this has great plasticity over a wide temperature range.
  • the channel (9, 39, 56, 78) in the cooling jacket can of course also consist of several sub-channels.

Landscapes

  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Projektionsbildröhre mit einer evakuierten Hülle mit einem Bildfenster, das an der Innenseite mit einem Bildschirm versehen ist und vor dem auf der Aussenseite ein lichtdurchlässiges zweites Fenster angeordnet ist, wobei durch den Raum zwischen dem Bildfenster und dem zweiten Fenster von mindestens einer Einströmungsöffnung zu mindestens einer Ausströmungsöffnung eine Kühlflüssigkeit strömt, und zwar infolge von Temperaturunterschieden in dieser Kühlflüssigkeit.
  • Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Bildwiedergabeanordnung mit einer oder drei derartigen Projektionsbildröhren.
  • Eine derartige Bildröhre ist aus der offengelegten niederländischen Patentanmeldung 8 003 360 bekannt. Mit Hilfe eines Elektronenstrahles wird an dem Bildschirm, der meistens eine Phosphorschicht oder ein Muster unterschiedlicher Phosphore aufweist, ein Raster beschrieben. Durch den Elektronenbeschuss nimmt die Temperatur des Phosphors zu, wodurch der Lichtertrag des Bildschirms abnimmt (« thermal quenching •). Diese Erscheinung tritt insbesondere bei Bildröhren für Projektionsfernsehen auf, wobei zum Erhalten der erforderlichen grossen Leuchtdichten der Bildschirm durch Elektronenstrahlen mit grossen Strahlströmen abgetastet wird. Zugleich nimmt die Temperatur des Bildfensters zu und es entsteht ein Temperaturgradient an dem Bildfenster. Dieser Gradient verursacht eine mechanische Spannung in dem z. B. aus Glas bestehenden Bildfenster. Bei hohem Elektronenstrahlstrom und folglich hoher thermischer Belastung kann dies zu einem Bruch des Bildfensters führen. Um diese mechanischen Spannungen in dem Bildfenster durch Temperaturunterschiede (« thermal stress ») zu verringern und die Verringerung des Lichtertrags zu vermeiden, ist es aus der bereits genannten niederländischen Patentanmeldung 8 003 360 bekannt, das Bildfenster und den damit verbundenen Bildschirm zu kühlen. Der mit Kühlflüssigkeit gefüllte Raum zwischen dem Bildfenster und dem zweiten Fenster ist bei einer ersten beschriebenen Ausführungsform oben und unten und seitlich von einem als Distanzglied dienenden und als Wärmestrahler wirkenden metallenen Kühlkörper umgeben. Durch . den Temperaturanstieg des Bildfensters bewegt sich die durch das Bildfenster angewärmte Kühlflüssigkeit am Bildfenster entlang nach oben und am zweiten Fenster entlang nach unten, wodurch auch die Wärme von der Mitte des Bildfensters über den Kühlkörper abgeführt wird. Bei geringer Belastung, beispielsweise weniger als 5 W, wird die Wärme hauptsächlich durch Leitung zu dem zweiten Fenster abgeführt. Bei höherer Belastung tritt die oben beschriebene Flüssigkeitsströmung auf, mit einer damit einhergehenden aber wenig wirksamen zusätzlichen Kühlung durch den Kühlkörper. Ausserdem ist eine Ausführungsform beschrieben worden, bei der die Kühlflüssigkeit von der Oberseite des Raumes durch Rohre oder Schläuche und durch eine Kühlkammer der Unterseite des Raumes zugeführt wird, und zwar durch Konvektion infolge von Temperaturunterschieden in der Kühlflüssigkeit. Ein Nachteil einer derartigen Röhre ist, dass bei Ersatz der Röhre in einem Projektor die Kühlflüssigkeit entfernt werden muss und die Schläuche beziehungsweise Rohre von der Bildröhre gelöst werden müssen.
  • In der niederländischen Patentanmeldung 8 300 114 ist eine ähnliche Flüssigkeitskühlung vorgeschlagen worden, wobei eine laminare Strömung der Kühlflüssigkeit an dem Bildfenster entlang mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 5 cm3/s ausgenutzt wird. Mit dieser Art von Kühlung kann eine Leistung bis 60-80 W abgeführt werden. Das Zurückströmen der Kühlflüssigkeit von der Ausströmungsöffnung zu der Einströmungsöffnung des Raumes erfolgt durch Schläuche oder Rohre und mittels einer in dieser Schlauch- oder Rohrsystem angeordneten Pumpe. In diesem Schlauch- oder Rohrsystem ist zugleich eine Kühlkammer (Wärmeaustauscher) aufgenommen. Bei derartigen Röhren, in denen eine Beschleunigungsspannung von 28 kV angewandt wird, entspricht 60-80 W einem mittleren Strahlstrom von 2-3 mA mit Spitzenströmen bis etwa 10 mA.
  • Die Erfindung hat nun die Aufgabe, ausgehend von dem obenstehend beschriebenen Stand der Technik, eine Bildröhre mit einem Kühlsystem, das eine wirksame Kühlung bei einer Leistung zwischen 12 und 25-30 W ergibt, zu schaffen.
  • Die Erfindung hat ausserdem zur Aufgabe, eine Bildröhre mit einer Kühlung ohne zusätzliche Rohre und einzelne Wärmeaustauscher zu schaffen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe weist eine Bildröhre der eingangs beschriebenen Art nach der Erfindung das Kennzeichen auf, dass in Höhe der Fenster und um den genannten Raum herum ein Kühlmantel angeordnet ist, der mit mindestens einem Kanal versehen ist, der die Kühlflüssigkeit von der Ausströmungs- zu der Einströmungsöffnung beziehungsweise-öffnungen des genannten Raumes führt.
  • Bei dieser Kühlung strömt die Kühlflüssigkeit im allgemeinen laminar an dem warmen Bildfenster entlang und nimmt dort Wärme auf. Die Kühlflüssigkeit strömt daraufhin von der (den) Ausströmungsöffnung bzw. -öffnungen durch den Kanal in dem Kühlmantel, wo die Kühlflüssigkeit ihre Wärme an den Kühlmantel abgibt, zu der (den) Einströmungsöffnung bzw. -öffnungen. Durch den Kreislauf der Flüssigkeit wird eine bessere Temperaturregulierung als bei den bekannten Kühlsystem mit einer einfachen Kühlkammer erzielt. Dadurch wird die Spannung in dem Glas der Bildröhre weiter verringert.
  • Die Freikonvektionsflüssigkeitsströmung durch Temperaturunterschiede in der Kühlflüssigkeit ist relativ langsam. Es tritt ein wesentlicher Temperaturunterschied ΔT auf (beispielsweise 10 °C) zwischen den Temperaturen der Kühlflüssigkeit bei der Ein- und Ausströmungsöffnungen. Bei einer erzeugten Leistung von 28 W erhält man einen ΔT von etwa 10 °C bei einer Flüssigkeitsdurchströmung von etwa 0,3 cm3/s für eine Flüssigkeit mit einer Dichte p von 1 g/cm3 und einer Wärmekapazität Cp von etwa 4,2 J/g °C (1 cal/g °C) wie für Wasser. Die erforderliche Flüssigkeitsdurchströmung beträgt dann nur etwa 6 % der Flüssigkeitsdurchströmung von etwa 5 cm3/s bei Röhren entsprechend der genannten niederländischen Patentanmeldung 8 300 114.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Bildröhre ist, dass keine äusseren Rohre, Schläuche, Wärmeaustauscher und Pumpe notwendig sind, wodurch eine viel einfachere Montage der Röhre in einer (Projektions-) Anordnung zum Wiedergeben von Bildern möglich ist.
  • Die Kühlung bei einer erfindungsgemässen Bildröhre ist wesentlich wirksamer als die in dem ersten Ausführungsbeispiel der bereits genannten niederländischen Patentanmeldung 8 003 360 beschriebene Kühlung, weil die Kühlflüssigkeit zwischen dem Bildfenster und dem zweiten Fenster hauptsächlich in nur einer Richtung strömt und in dem Kühlmantel gekühlt wird.
  • Der Strömungswiderstand in dem Kanal bzw. in den Kanälen des Kühlmantels ist vorzugsweise kleiner als in dem Raum zwischen dem Bildfenster und dem zweiten Fenster. Wenn dies der Fall ist, wird die Flüssigkeitsströmung durch Temperaturunterschiede leichter in Gang gesetzt.
  • Wenigstens die Aussenwand des Kühlmantels besteht vorzugsweise aus Metall und ist gegebenenfalls mit Kühlrippen versehen. Diese Aussenwand des Kühlmantels wird in der Bildwiedergabeanordnung vorzugsweise mit einem Körper mit grosser Wärmeleistung in Wärmekontakt gebracht. Dieser Körper kann beispielsweise die Halterung mit dem Linsensystem der Anordnung sein, welche Halterung als « heat-sink wirksam ist. Auch ist es möglich, die Rippen forciert mit Luft zu kühlen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemässen Bildröhre weist das Kennzeichen auf, dass ein Kanal, durch den die Kühlflüssigkeit hindurchströmt, teilweise von einer im wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung in dem Raum sich erstreckenden Abdichtung, z. B. einem Glas ; oder Metallstreifen, zwischen dem Bildfenster und dem zweiten Fenster begrenzt wird. Wenn zwei Streifen an den zwei Seiten des Bildfensters verwendet werden, können sie zugleich als Distanzelemente zwischen dem Bildfenster und dem zweiten Fenster wirksam sein.
  • Auch ist es möglich, dass das zweite Fenster das erste Element des optischen Linsensystems der Bildwiedergabeanordnung ist.
  • Die Röhren nach der Erfindung können in einer Bildwiedergabeanordnung mit ihrem Kühlmantel an einem zweiten Kühlsystem angeordnet werden. Dieses zweite Kühlsystem, beispielsweise flüssigkeitsgefüllte Rohre, kann die Wärme von dem Kühlmantel zu einer geeigten Stelle abführen, beispielsweise zu der Rückseite der Anordnung. Dieses Kühlsystem kann ein integraler Teil der Anordnung sein. Für die Kühlflüssigkeit in diesem zweiten System gilt nur als Anforderung, dass sie die Wärme gut transportiert (gute Wärmeleistung und niedrige Viskosität). In diesem zweiten System gibt es keine Anforderungen in bezug auf Verunreinigung, optische Übertragung und Brechzahl der Flüssigkeit. Dieses zweite Kühlsystem kann auch nur teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt werden, die oberhalb einer Temperatur von 40-50 °C verdampft, und zwar derart, dass das zweite System als « heat-pipe wirksam ist. Der Vorteil einer derartigen Konstruktion ist der äusserst wirksame Wärmetransport und das geringe Füllgewicht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Figur 1 eine schaubildliche teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Bildröhre nach der Erfindung,
    • Figur 2 einen horizontalen Schnitt durch die Röhre nach Figur 1,
    • Figur 3 einen vertikalen Schnitt senkrecht zur Röhrenachse in der Röhre nach den Figuren 1 und 2,
    • Figur 4a und b einen horizontalen Schnitt durch eine andere Röhre nach der Erfindung,
    • Figur 5a eine Vorderansicht,
    • Figur 5b einen teilweisen vertikalen Schnitt,
    • Figur 5c einen teilweisen horizontalen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Bildröhre,
    • Figur 6a eine Vorderansicht,
    • Figur 6b einen teilweisen vertikalen Schnitt,
    • Figur 6c einen teilweisen horizontalen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer derartigen Röhre,
    • Figur 7a eine Vorderansicht,
    • Figur 7b einen teilweisen vertikalen Schnitt,
    • Figur 7c einen teilweisen horizontalen Schnitt durch eine Röhre nach der Erfindung,
    • Figur 8a eine Vorderansicht,
    • Figur 8b einen teilweisen vertikalen Schnitt,
    • Figur 8c einen teilweisen horizontalen Schnitt durch eine Bildwiedergabeanordnung nach der Erfindung.
  • In Figur 1 ist eine schaubildliche teilweise aufgeschnittene Ansicht einer Bildröhre nach der Erfindung dargestellt. Diese Bildröhre enthält eine Hülle 1, die aus einem Hals 2 und einem Konus 3 besteht und mit einem Bildfenster 4 abgeschlossen ist. Auf der Innenseite dieses Bildfensters ist ein Bildschirm 5 (siehe Figur 2) angeordnet. Im wesentlichen parallel zu der Aussenseite des Bildfensters 4 ist ein lichtdurchlässiges zweites Fenster 6 vorgesehen. Um das Röhrenende in Höhe der Fenster 4 und 6 und des zwischen denselben liegenden Raumes 7 ist ein Kühlmantel 8 vorgesehen. Dieser Kühlmantel enthält einen Kanal 9, der durch eine Aussenwand 10 des Kühlmantels, den Seitenrand 11 des zweiten Fensters 6, einen Glasstreifen 12, den Rand des Bildfensters 4, den Rand des Konus 14 und die Rückwand 15 des Kühlmantels begrenzt wird. Etwaige Ausdehnungsunterschiede zwischen der Aussenwand 10 und dem Röhrenende können durch die biegsame Rückwand 15 des Kühlmantels ausgeglichen werden. Der Raum 7 und der Kanal 9 sind mit Kühlflüssigkeit 16 gefüllt (beispielsweise Wasser oder ein Äthylenglykol-Wasser-Gemisch mit einem niedrigeren Schmelzpunkt und einem höheren Siedepunkt als Wasser). Die in dem Bildschirm erzeugte Wärme wird über das Bildfenster von der Kühlflüssigkeit aufgenommen, wodurch diese örtlich wärmer wird und sich zu einer höher liegenden Stelle in dem System bewegt. Die warme Kühlflüssigkeit verlässt über die durch gestrichelte Linien angegebene Ausströmungsöffnung 17 den Raum 7 und gelangt in den Kühlmantel 8. In dem Kanal 9 dieses Kühlmantels gibt die Kühlflüssigkeit die darin aufgenommene Wärme teilweise an der Wand 10 und der Rückwand 15 des Kühlmantels ab und strömt über eine hier nicht sichtbare Einströmungsöffnung wieder in den Raum 7. Die Strömungsrichtung der Kühlflüssigkeit ist durch Pfeile angegeben. Weil die Flüssigkeit um das Röhrenende herum strömt und nicht in einer einfachen Kühlkammer bzw. in einem Wärmeaustauscher gekühlt wird, wird ein besserer Temperaturausgleich erhalten als bei diesen Systemen mit einer einfacher Kühlkammer. Eine derartige Röhre, mit Wasser oder mit einem 80 %-Äthylenglykol-20 %-Wasser-Gemisch als Kühlflüssigkeit und mit einem Bildschirm mit einer 5-Inch-Diagonale (12,7 cm) ergab bei einer Belastung von 28 W ständig eine Temperaturerhöhung der Kühlflüssigkeit für die Mitte des Bildfensters von nur 37 ± 2 °C. Der Kühlmantel war dabei mit Kühlrippen versehen und wurde mit Luft aber nicht forciert gekühlt. Ausserdem gab es noch etwas zusätzliche Kühlung durch den Kontakt mit der Vorrichtung, in der die Röhre befestigt war.
  • In Figur 2 ist ein horizontaler Schnitt durch die Röhre nach Figur 1 dargestellt, wobei der Schnitt die zentrale Achse 18 enthält. Die Bezugszeichen entsprechen denen bei Figur 1.
  • In Figur 3 ist ein vertikaler Schnitt senkrecht zu der Röhrenachse 18 dargestellt. Die Bezugszeichen entsprechen wieder denen bei Figur 1. Die Kühlflüssigkeit 16 strömt durch dem Raum 7 nach oben und verlässt über die Ausströmungsöffnung 17 (gestrichelte Linie) diesen Raum und strömt anschliessend durch den Kanal 9 des Kühlmantels 8 zu der Einströmungsöffnung 19 (gestrichelte Linie).
  • In Figur 4a ist ebenfalls ein horizontaler Schnitt durch eine Röhre nach der Erfindung dargestellt und zwar entsprechend Figur 2. Das Bildfenster 20 ist in diesem Fall gekrümmt. Um die optischen Vorteile des gekrümmten Bildfensters beizubehalten, ist das zweite Fenster ebenfalls gekrümmt. Die Kühlflüssigkeit strömt nun durch den Raum zwischen dem gekrümmten Bildfenster 20 und dem zweiten Fenster 21.
  • Dadurch, dass der Krümmungsradius des zweiten Fensters 21 kleiner gewählt wird als der des Bildfensters 20, wie in Figur 4b dargestellt, oder dadurch, dass für das zweite Fenster 21 eine asphärische Form gewählt wird, kann die Abbildung optimalisiert werden. Die Aussenwand 10 des Kühlmantels ist mit Kühlrippen 22 versehen. Die Bezugszeichen bei den Teilen, die denen aus Figur 1 entsprechen, sind dieselben wie bei Figur 1.
  • In den Figuren 5a, b und c sind eine Vorderansicht, ein teilweiser vertikaler Schnitt bzw. ein teilweiser horizontaler Schnitt durch eine andere Ausführungsform einer Bildröhre nach der Erfindung dargestellt. Diese Bildröhre enthält eine evakuierte Hülle 30, die aus einem (nicht dargestellten) Hals, einem Konus 31 und einem Bildfenster 32 besteht, auf dem ein Bildschirm 42 angebracht ist. Unmittelbar vor dem Bildfenster 32 und dem zweiten Fenster 33 befinden sich auf der Figur entsprechende Weise Glasstreifen 35. Als Aussenwand des Kühlmantels dient ein um das Röhrenende in Höhe des Bildfensters 32, um das zweite Fenster 33 und um den Raum 34 herum angeordnetes U-förmiges Metallprofil 36. Dieses Profil drückt das zweite Fenster 33 gegen die Glasstreifen 35. Die Kühlflüssigkeit 37 strömt durch Temperaturunterschiede, die beim Betreiben der Röhre auftreten, durch den Raum 34 zwischen dem Bildfenster 32 und dem zweiten Fenster 33 nach oben (Pfeile 38 in Figur 5a) und verlässt den Raum 34. Die Kühlflüssigkeit strömt daraufhin durch den Kanal 39 in dem U-förmigen Profil 36, wo diese Flüssigkeit an das Profil 36 Wärme abgibt, und gelangt durch die Einströmüngsöffnüng wieder in den Raum 34 (Pfeile 40 in Figur 5a). Die Röhre kann in einer Wiedergabe-oder Projektionsvorrichtung mit Hilfe von Befestigungsösen 41 befestigt werden.
  • In den Figuren 6a, b und c sind, entsprechend den Figuren 5a, b und c, eine Vorderansicht, ein teilweiser vertikaler Schnitt bzw. ein teilweiser horizontaler Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer Bildröhre nach der Erfindung dargestellt. Diese Bildröhre enthält eine evakuierte Hülle 50, die aus einem (nicht dargestellten) Hals, einem Konus 51 und einem Bildfenster 52 besteht, das mit einem Bildschirm 53 versehen ist. Vor dem Bildfenster 52 ist ein zweites Fenster 54 angeordnet, wobei sich zwischen diesen Fenstern ein Raum 55 befindet. Als Kühlmantel dient ein um das Bildröhrenende in Höhe des Bildfensters 52, um das zweite Fenster 54 und um den Raum 55 herum angeordnetes Rohr 56 mit rechteckigem Querschnitt. Die Kühlflüssigkeit 57 strömt durch Temperaturunterschiede, die beim Betreiben der Röhre auftreten, durch den Raum 55 zwischen dem Bildfenster 52 und dem zweiten Fenster 54 (Pfeile 58 in Figur 6a) und verlässt dem Raum 55 über in der Figur nicht sichtbaren Öffnungen in dem Rohr 56. Die Kühlflüssigkeit strömt daraufhin durch das Rohr 56, wo wärme abgegeben wird, und gelangt durch die Öffnung 59 wieder in den Raum 55 (Pfeile 60 in Figur 6a). Die Röhre kann in einer Wiedergabe- oder Projektionsanordnung mit Hilfe von Befestigungsösen 61 befestigt werden.
  • In den Figuren 7a, b und c sind eine Vorderansicht, ein teilweiser vertikaler Schnitt bzw. ein teilweiser horizontaler Schnitt durch eine Bildröhre nach der Erfindung dargestellt. Diese Röhre enthält eine evakuierte Hülle 70, die aus einem (nicht dargestellten) Hals, einem Konus 71 und einem Bildfenster 72 besteht, das mit einem Bildschirm 73 versehen ist. Das zweite Fenster besteht in diesem Fall aus einer Linse 74, die vor dem Bildfenster 72 angeordnet ist. Zwischen dieser Linse 74 und dem Bildfenster 72 befindet sich ein Raum 75. Der Kühlmantel enthält eine um das Röhrenende in Höhe des Bildfensters 72, um die Linse 74 und um den Raum 75 angeordnete metallene Aussenwand 76, die gegebenenfalls mit Kühlrippen versehen sein kann. Die Kühlflüssigkeit 77 strömt durch Temperaturunterschiede, die beim Betreiben der Röhre auftreten, durch den Raum 75 nach oben. Die Kühlflüssigkeit strömt anschliessend durch den Kanal 78 zu dem Kanal 79, um nach Abkühlung wieder in den Raum 75 zu gelangen. Die Strömungsrichtung ist wieder durch Pfeile angegeben.
  • In den Figuren 8a, b und c sind eine Vorderansicht, ein teilweiser vertikaler Schnitt bzw. ein teilweiser horizontaler Schnitt durch einen Teil einer Bildwiedergabeanordnung mit einer Bildröhre des in den Figuren 6a, b und c dargestellten Typs wiedergegeben. Der Unterschied zwischen der in dieser Figur dargestellten Bildröhre und der nach Figur 6a, b und c ist, dass das Rohr 156 keinen rechteckigen sondern einen trapezförmigen Querschnitt hat. Die Bezugszeichen bei den übrigen Röhrenteilen sind einfachheitshalber entsprechend denen bei Figur 6a, b und c. Diese Vorrichtung enthält ein zweites Kühlsystem mit einem Metallring 157, durch den Kühlleitungen 158 laufen. Dieser Ring 157 ist mit Hilfe von Isoliermaterial 159 gegenüber der Röhrenhalterung 160 thermisch isoliert angeordnet. Die Röhre wird mit Hilfe von Bolzen 161 und Platten 162 in der Halterung 160 befestigt.
  • Die Bildröhren in einer Bildwiedergabeanordnung brauchen nicht horizontal (Bildfenster vertikal) angeordnet zu werden. Die Freikonvektionsflüssigkeitsströmung durch Temperaturunterschiede erfolgt auch bei fast vertikal stehenden Röhren (Bildfenster fast horizontal). Ein kleiner Winkel der Bildröhrenachse mit der Vertikale reicht aus, um die Konvektionsflüssigkeitsströmung in Gang zu setzen. Dies kommt daher, dass der maximale Höhenunterschied in der Kühlflüssigkeit bei einer Anordnung mit einer Röhre nach der Erfindung grösser ist als bei den Röhren entsprechend dem Stand der Technik.
  • Die in den Figuren 1 bis 8 gezeigten Kühlmäntel (8, 36, 56, 76, 156) bestehen zweckmässigerweise wenigstens zum Teil aus Aluminium oder einem Werkstoff mit ähnlich grosser Wärmeleitfähigkeit. Als Dichtmasse zwischen z. B. dem Kühlmantel und der Röhre oder dem Kühlmantel und dem zweiten Fenster wird vorzugsweise Silikonkautschuk verwendet, da dieser eine grosse Plastizität über einen weiten Temperaturbereich besitzt.
  • Es ist auch möglich, die Kühlflüssigkeit einzufärben, um auf diese Weise eine Filterung des vom Bildschirm ausgehenden Lichtes vorzunehmen.
  • Der Kanal (9, 39, 56, 78) im kühlmantel kann natürlich auch aus mehrere Teilkanäle bestehen.
  • Ein Kühlsystem für eine Projektionsbildröhre ist auch beschrieben in der gleichzeitig angemeldeten Europäischen Patentanmeldung EP-A-0 162 972.

Claims (11)

1. Projektionsbildröhre mit einer evakuierten Hülle (1, 30, 50, 70) mit einem Bildfenster (4, 20. 32, 52, 72), das an der Innenseite mit einem Bildschirm (5, 42, 53, 73) versehen ist und vor dem auf der Aussenseite ein lichtdurchlässiges zweites Fenster (6, 21, 33, 54, 74) angeordnet ist. wobei durch den Raum (7, 34, 55, 75) zwischen dem Bildfenster und dem zweiten Fenster von mindestens einer Einströmungsöffnung (19, 59) zu mindestens einer Ausströmungsöffnung eine Kühlflüssigkeit (16, 37, 57, 77) strömt, und zwar infolge von Temperaturunterschieden in dieser Kühlflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass in Höhe der Fenster und um den genannten Raum herum ein Kühlmantel (8, 36, 56, 76, 156) angeordnet ist, der mit mindestens einem Kanal (9, 39, 78) versehen ist, der die Kühlflüssigkeit von der (den) Ausströmungs- zu der (den) Einströmungsöffnung bzw. -öffnungen des genannten Raumes fü h rt.
2. Bildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswiderstand in dem Kanal bzw. in den Kanälen des Kühlmantels kleiner ist als in dem genannten Raum.
3. Bildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Aussenwand (10. 76) des Kühlmantels aus Metall besteht.
4. Bildröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenwand des Kühlmantels mit Kühlrippen (22) versehen ist.
5. Bildröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kanal, durch den die Flüssigkeit strömt, zum Teil von einer im wesentlichen zu der Strömungsrichtung in dem Raum parallelen Abdichtungen (12. 35) zwischen dem Bildfenster und dem zweiten Fenster begrenzt wird.
6. Bildröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel ein rundherum führendes Metallrohr (56, 156) mit viereckigem Querschnitt enthält, worin die Ein-und Ausströmungsöffnung bzw.. -öffnungen vorgesehen sind.
7. Bildröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (56), das den Kühlmantel bildet, einen rechteckigen Querschnitt hat, wobei die langen Seiten des Rechteckes sich im wesentlichen parallel zu der Bildröhrenachse (18) erstrecken.
8. Bildröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallrohr (156) einen Querschnitt mit einer zu der Bildröhrenachse parallelen Innenseite und einer Aussenseite, die zu der Bildröhrenachse hin konvergiert, hat.
9. Bildröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fenster das erste Element (74) eines optischen Linsensystems ist.
10. Bildwiedergabeanordnung mit einer Projektionsbildröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vorrichtung ein zweites Kühlsystem enthält, an dem der Kühlmantel der Bildröhre angeordnet ist.
11. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Kühlsystem nur teilweise mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt ist, die oberhalb einer Temperatur von 40-50 °C verdampft.
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