Beschreibung Lichtquelle Lichtquellen mit einem in einer strahlungsdurchlässigen Kap- sel eingeschlossenen Gasentladungsraum sind als Leuchtstoff- röhren allgemein bekannt. Durch die Gasentladung wird ultra- violette Strahlung erzeugt, die im Inneren und außerhalb der Röhre vorgesehene Leuchtstoffe zur Aussendung farbigen Lichts anregen. Bei Kaltkathodenröhren (CCFLs = Cold Cathode Fluo- rescent Lamps) findet die Gasentladung zwischen zwei un- beheizten Elektroden im Inneren der Röhre statt. Dabei ist von Nachteil, dass zum einen Elektrodenanschlüsse von außen durch die Röhrenwand zu den innen liegenden Elektroden füh- ren, was mit einem entsprechenden Herstellungsaufwand und Dichtigkeitsproblemen verbunden ist, und dass zum anderen die Röhren an ihren Enden, wo sich die Elektroden befinden, dun- kel bleiben. Zur Einleitung und Aufrechterhaltung der Gas- entladung ist an den Elektrodenanschlüssen der Röhre über einen Ballastkondensator oder ein anderes Impedanzelement eine Wechselspannungsquelle angeschlossen. Der Ballast- kondensator dient dabei zur Strombegrenzung und-stabilisie- rung, da die Strom-Spannungs-Charakteristik der Röhre nach dem Zünden negativ ist, d. h. die Spannung bei steigendem Strom abnimmt. Die Ausgangsimpedanz der Wechselspannungs- quelle samt dem Ballastkondensator ist mit typischerweise 250 kl sehr hoch, so dass der Röhre aufgrund von parasitären Kapazitäten zwischen der Röhre und ihrer Umgebung Ansteuer- leistung entzogen wird. Außerdem lassen sich in der Regel mehrere Röhren nicht parallel an die Wechselspannungsquelle schalten, da beim Zünden einer der Röhren unmittelbar die Spannung an allen Röhren zusammenbricht und für die Zündung der übrigen Röhren nicht mehr ausreicht.

Neben den genannten Kaltkathodenröhren sind auch so genannte elektrodenlose Röhren bekannt, bei denen die elektrische Energie mit sehr hoher Frequenz im Megahertz-Bereich kapa-

zitiv oder induktiv in den Gasentladungsraum eingekoppelt wird. Bei einer derartigen, aus der US 5 325 024 bekannten elektrodenlosen Röhre sind außen an den beiden Enden der Röhre Elektroden in Form von Metallbeschichtungen aufge- bracht. Die Kapazitäten zwischen diesen Außenelektroden und dem Plasma im Inneren der Röhre bilden eine strombegrenzende Ballastkapazität, so dass die Röhre mit den Außenelektroden ohne zusätzlichen Ballastkondensator unmittelbar an die Hoch- frequenz-Wechselspannungsquelle angeschlossen werden kann. Es wird auch vorgeschlagen, eine Kaltkathodenröhre ohne externen Ballastkondensator unmittelbar an der Wechselspannungsquelle anzuschließen, wobei der Abstand zwischen den Kaltkathoden und dem Plasma die Ballastkapazität bildet. In beiden Fällen ist eine Frequenz der Wechselspannung von vorzugsweise 10 MHz bis 100 MHz oder höher erforderlich, damit aus der sehr ge- ringen Ballastkapazität eine bezogen auf die Strom-Spannungs- Charakteristik der Röhre angemessene Ballastimpedanz wird.

Auf diese Weise lassen sich auch mehrere Röhren parallel be- treiben, weil in jedem Parallelzweig neben der Gasentladungs- strecke der betreffenden Röhre auch die jeweilige Ballast- impedanz liegt, so dass die Spannungen über den Gasentla- dungsstrecken der parallelen Röhren durch die Spannungen über den Ballastimpedanzen voneinander getrennt sind. Da bei der bekannten elektrodenlosen Röhre die der Ballastkapazität ent- sprechende Einkoppelkapazität zur Einkopplung der elektri- schen Energie in den Gasentladungsraum sehr gering ist, kön- nen parasitäre Kapazitäten zwischen der Röhre und deren Um- gebung die kapazitive Energieeinkopplung erheblich beein- trächtigen.

Aus der US 4 266 167 ist es bekannt, bei einer elektroden- losen Gasentladungslampe, d. h. einer Gasentladungslampe ohne innen liegende Elektroden, mit kapazitiver Energieeinkopplung die Frequenz der Wechselspannungsquelle so hoch zu wählen, dass die kapazitiven Kopplungsimpedanzen wesentlich kleiner als die Impedanz des Plasmas sind, so dass die Impedanz der brennenden Gasentladungslampe mit etwa 50 S bei einer Fre-

quenz größer als 500 MHz im Wesentlichen der des Plasmas entspricht. Die Gasentladungslampe ist ohne ein Anpassungs- netzwerk an die Wechselspannungsquelle geschaltet, deren Aus- gangsimpedanz gleich der Impedanz des Plasmas ist, so dass der Reflexionsfaktor gleich Null ist ; d. h., die Wirkleistung der in die Gasentladungslampe eingespeisten vorwärts laufen- den Welle wird durch keine reflektierte rücklaufende Welle gemindert. Die Erzeugung von Wechselspannungen derart hoher Frequenzen, wie sie in der US 5 325 024 und insbesondere in der US 4 226 167 gefordert wird, ist mit einem sehr hohen Aufwand verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, mit einfa- chen Mitteln eine effektive Energieeinkopplung in einen elektrodenlosen Gasentladungsraum zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Licht- quelle mit einem in einer strahlungsdurchlässigen Kapsel ein- geschlossenen, elektrodenlosen Gasentladungsraum, mit außen an der Kapsel liegenden Elektroden und mit einer ausgangs- seitig ohne eine äußere Ballastimpedanz unmittelbar an den Elektroden angeschlossenen Wechselspannungsquelle, welche eine im Vergleich zur Impedanz des im Gasentladungsraum er- zeugten Plasmas niedrige Ausgangsimpedanz, eine Frequenz der Wechselspannung kleiner als 1 MHz sowie Mittel zur Begrenzung des Ausgangsstromes aufweist.

Aufgrund der niedrigen Ausgangsimpedanz der Wechselspannungs- quelle und der niedrigen Frequenz der Wechselspannung spielt die Umgebung außerhalb der Lichtquelle, also insbesondere parasitäre Kapazitäten, keine Rolle für den Gasentladungs- prozess im Inneren der Lichtquelle. Dadurch ergibt sich eine hohe Lichtausbeute bezogen auf die eingespeiste Leistung, und es können nahezu beliebig viele Kapseln mit darin einge- schlossenen elektrodenlosen Gasentladungsräumen parallel an derselben Wechselspannungsquelle betrieben werden. Die auf- grund der negativen Strom-Spannungs-Charakteristik der Gas-

entladung erforderliche Strombegrenzung erfolgt nicht über die kapazitiven Kopplungsimpedanzen, sondern über strom- begrenzende Mittel der Wechselspannungsquelle. Bei einer Wechselspannungsquelle mit Ausgangsübertrager bestehen diese strombegrenzenden Mittel vorzugsweise aus Mitteln zur Feld- abschwächung bei der Energieübertragung in dem Ausgangs- übertrager, z. B. ein Streufeldtransformator oder ein Trans- formator, wie er beispielsweise aus der DE 195 33 323 AI be- kannt ist. Die Ausgangsimpedanz der Wechselspannungsquelle ist in vorteilhafter Weise kleiner als 30 Q, vorzugsweise kleiner als 20 H und besonders bevorzugt kleiner als 10 Q.

Die Frequenz der Wechselspannung liegt bevorzugt im Größen- ordnungsbereich von 100 kHz (100 kHz 50 kHz).

Wie bereits erwähnt, können mehrere Kapseln parallel an der Wechselspannungsquelle betrieben werden. Dabei kann jede der Kapseln mit eigenen äußeren Elektroden versehen sein, was insbesondere dann in Frage kommt, wenn es sich bei den Kap- seln um parallelgeschaltete Gasentladungsröhren handelt.

Alternativ kann die Wechselspannungsquelle an einem einzigen Elektrodenpaar angeschlossen sein, zwischen dem die Kapseln ohne eigene äußere Elektroden angeordnet sind. Dies ist ins- besondere dann von Vorteil, wenn die Kapseln als kleine Kü- gelchen mit darin angeschlossenen Gasentladungsräumen ausge- bildet sind. Die Kügelchen können, wie bei Leuchtstoffröhren üblich, an ihren Innen-und/oder Außenwänden mit Leuchtstof- fen beschichtet sein, oder im Inneren leuchtstofffrei sein und statt dessen in einem mit Leuchtstoffen angereicherten voll-oder semitransparenten Material angeordnet sein.

In besonders vorteilhafter Weise kann die Lichtquelle als Display ausgebildet sein, indem die eine Kapsel zusammen mit weiteren Kapseln in einer aus Zeilen und Spalten bestehenden Rasterfläche angeordnet und an den Kreuzungspunkten der Zei- len und Spalten über äußere Elektroden individuell zur Gas- entladung anregbar sind. Dabei können an den Kreuzungspunkten auf einer Seite der Kapseln einzelne Elektroden mit einer ge-

meinsamen Gegenelektrode auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehen sein oder alternativ die Elektroden auf der einen Seite als Zeilenelektroden und auf der gegenüberliegenden Seite als Spaltenelektroden ausgebildet sein. Die Wechsel- spannungsquelle kann alleine oder zusammen mit weiteren Wechselspannungsquellen über eine Steuereinrichtung zeilen- und spaltenindividuell an die Elektroden schaltbar sein. Die Kapseln können einzeln oder in Gruppen adressiert und zum Leuchten gebracht werden, so dass eine Wiedergabe von Bildern möglich ist. So können zur Wiedergabe von Farbbildern Kapseln mit roten, grünen und blauen Leuchtstoffen vorgesehen sein oder die Leuchtstoffe außerhalb der Kapseln in entsprechender Verteilung angeordnet sein.

Bei herkömmlichen Farbdisplays, beispielsweise Flüssigkris- talldisplays, kann die erfindungsgemäße Lichtquelle in vor- teilhafter Weise als Hintergrundbeleuchtung dienen, wobei die eine Kapsel und weitere Kapseln als langgestreckte Röhren ausgebildet und parallel nebeneinander liegend in einer Flä- che angeordnet sind und die Röhren aufgrund von innen oder außen vorgesehenen Leuchtstoffen abwechselnd rotes, grünes und blaues Licht erzeugen. Damit ist es möglich, auf die bisher erforderlichen Farbfilter zu verzichten.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im Folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen ; im Einzelnen zei- gen : Figur 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild der erfindungs- gemäßen Lichtquelle, Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungs- gemäßen Lichtquelle mit einer Vielzahl von gas- gefüllten Kapseln, die zwischen zwei gemeinsamen Elektroden angeordnet sind,

Figur 3 eine Variante des Ausführungsbeispiels nach Figur 2, wobei die Kapseln in einem mit Leuchtstoffen ange- reicherten Trägermaterial angeordnet sind, Figur 4 ein Beispiel für die als Display ausgebildete erfin- dungsgemäße Lichtquelle mit zeilen-und spaltenweise adressierbaren gasgefüllten Kapseln, Figur 5 ein Beispiel für die als Hintergrundbeleuchtung für ein Flüssigkristalldisplay ausgebildete erfindungs- gemäße Lichtquelle mit parallelen langgestreckten Röhren und Figur 6 eine Variante für die in Figur 5 gezeigten, lang- gestreckten Röhren.

Figur 1 zeigt eine als Leuchtstoffröhre ausgebildete strah- lungsdurchlässige Kapsel 1 mit einem darin eingeschlossenen elektrodenlosen Gasentladungsraum 2 und außen an der Kapsel 1 anliegenden Elektroden 3 und 4, die unmittelbar an einer Wechselspannungsquelle 5 angeschlossen sind. Die Wechselspan- nungsquelle 5 besteht aus einem Steuerteil 6, das eine Wech- selspannung mit einer Frequenz in der Größenordnung von 100 kHz erzeugt und über einen Ausgangsübertrager 7 an den Elektroden 3 und 4 der Kapsel 1 angeschlossen ist. Die Aus- gangsimpedanz des Ausgangsübertragers 7 und damit der Wech- selspannungsquelle 5 ist kleiner als 10 Q. Der Ausgangsüber- trager 7 weist feldabschwächende Mittel 8 auf, so dass die von ihm übertragbare Leistung und damit auch der Strom in dem Gasentladungsraum 2 begrenzt ist. Alternativ kann die Strom- begrenzung durch die Elektronik des Steuerteils 6 erfolgen.

Aufgrund der niedrigen Quellimpedanz der Wechselspannungs- ansteuerung bis zu den außen an dem Gasentladungsraum 2 an- liegenden Elektroden 3 und 4 hin haben parasitäre Kapazitäten 9 zwischen dem Gasentladungsraum 2 und seiner Umgebung keinen Einfluss auf den Gasentladungsprozess im Inneren der Kapsel 1, so dass bezogen auf die eingespeiste Leistung eine hohe

Lichtausbeute erzielt wird und beliebig viele weitere Kapseln 10 mit ihren äußeren Elektroden 11 und 12 parallel zu der Kapsel 1 gemeinsam an der einen Wechselspannungsquelle 5 be- trieben werden können.

Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Lichtquelle ist eine Vielzahl von strahlungs- durchlässigen Kapseln 13 mit darin eingeschlossenen elektro- denlosen Gasentladungsräumen zwischen zwei Elektroden 14 und 15 angeordnet, an denen die Wechselspannungsquelle 5 ange- schlossen ist. Die Kapseln 13 weisen selbst keine eigenen äußeren Elektroden auf und können als langgestreckte Röhren oder in anderer Form, insbesondere als kleine Kügelchen, aus- gebildet sein. Die Kapseln 13 können, wie bei Leuchtstoff- röhren üblich, an ihren Innen-und/oder gegebenenfalls Außen- wänden mit Leuchtstoffen beschichtet sein, um die durch die Gasentladung erzeugte ultraviolette Strahlung in sichtbares Licht umzusetzen.

Das in Figur 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach Figur 2 dadurch, dass die Kapseln 13 selbst keine Leuchtstoffe aufweisen, sondern statt dessen in einem transparenten Material 16 angeordnet sind, das mit Leucht- stoffen 17 angereichert ist. Diese Lösung umfasst auch die Möglichkeit, dass die Kapseln 13 von Hohlräumen (Blasen) in dem Material 16 gebildet werden.

Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle als Display ausgebildet, bei dem die Kapseln 18 in einer aus Zeilen und Spalten bestehenden Rasterfläche an- geordnet und an den Kreuzungspunkten der Zeilen und Spalten über äußere Elektroden 19 und 20 individuell zur Gasentladung anregbar sind. Dazu sind die Elektroden 19 auf der einen Sei- te der Kapseln 18 an den Kreuzungspunkten der Zeilen und Spalten angeordnet, während die Elektrode 20 auf der anderen Seite als gemeinsame Gegenelektrode dient. Alternativ können auf der einen Seite Zeilenelektroden und auf der anderen

Seite Spaltenelektroden vorgesehen werden. Von Wechselspan- nungsquellen 21 spaltenindividuell erzeugte Wechselspannungen werden über Spaltenleitungen 22 den einzelnen Elektroden 19 zugeführt und dort über Schalter 23 an die Elektroden 19 durchgeschaltet, wozu die Schalter 23 von einer Steuer- einrichtung 24 über Zeilenleitungen 25 zeilenweise ansteuer- bar sind.

Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch ein Farb-Flüssig- kristalldisplay 26 mit einzeln ansteuerbaren Flüssigkristall- zellen 27 zwischen einer Polarisationsschicht 28 und einer Analysatorschicht 29. Anstelle der bisher notwendigen Farb- filter zur Erzeugung der unterschiedlichen Farben Rot, Grün und Blau sind hier entsprechend dem Beispiel nach Figur 1 Kapseln 30 in Form von langgestreckten Röhren vorgesehen, die in einer Fläche nebeneinander liegend die Hintergrundbeleuch- tung 31 für das Display 26 bilden und aufgrund von innen oder außen vorgesehenen Leuchtstoffen abwechselnd rotes, grünes und blaues Licht erzeugen. Dieses kann durch geeignete licht- führende Elemente 32 gezielt in die Flüssigkristallzellen 27 eingeleitet werden.

Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsvariante sind die Röhren 33 nicht als separate Bauelemente ausgebildet, sondern werden von zwei aneinander liegenden parallelen Platten 34 und 35 gebildet, von denen mindestens eine Platte, hier die Platte 35, gewellt ist, so dass die Platten 34 und 35 nicht flächig, sondern an Berührungslinien 36 aneinander anliegen, zwischen denen die Gasentladungsräume 37 ausgebildet sind.