Пристрій відображення інформації

Устройство отображения информации, включающее масочный кинескоп с диагональю экрана 51 см и больше, высоковольтный источник постоянного напряжения, выход которого соединен непосредственно с анодным выводом кинескопа, и схему ог раничения среднего анодного тока кинескопа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в кинескопе установлены металлосплавные катоды с площадью рабочей поверхности менее 1 мм2, при этом первый и второй сеточные электроды кинескопа имеют апертурные отверстия диаметром 0,3-0,5 мм и размещены с зазором 0,1-0,15 мм, а высоковольтный источник постоянного напряжения выполнен таким образом, что напряжение на его выходе равно 20 кВ в диапазоне потребляемых токов от 0 до максимального значения Imax. заданного схемой ограничения среднего анодного тока кинескопа на уровне, удовлетворяющем выражению: • 'max ' м ': 2 О к В где Рм - предельно допустимая удельная мощность рассеивания маски кинескопа; S3 - площадь рабочей поверхности экрана кинескопа. ON Изобретение относится к устройствам для воспроизведения цветного изображения и другой информации, в которых используются кинескопы с цветоделительной маской В настоящее время широкое применение нашли устройства визуального отображения информации на базе масочных цветных кинескопов с различной диагональю экрана (цветные мониторы, цветные телевизоры). В качестве источника электронов в кинескопах применяются оксидные катоды, эмиссионная способность которых ограничена и не позволяет получать в непрерывном режиме плотность тока более 1 А/см2. В то же время, в масочных кинескопах люминофорного экрана достигает только 20-25% тока электронного луча, а остальная, основная, часть бесполезно задерживается маской, выделяя на ней свою энергию в виде тепла Маска, в зависимости от толщины и свойств металла, из которого она изготовлена, характеризуется предельно допустимой удельной (приходящейся на единицу поверхности маски) мощностью рассеяния Рм, при превышении которой на О 21796 ступает ее необратимая деформации. Поэтому в современных устройствах отображения, использующих масочные кинескопы, применяют схему ограничения среднего тока луча, которая выполняет функцию защиты маски от перегрева при недопустимо большой средней мощности луча. В последнее время наметилась тенденция увеличения размеров экрана устройств отображения информации. Это уменьшает утомляемость глаза человека, пользующегося! устройством, увеличивает информативность экрана и комфортность восприятия отображаемой информации. С увеличением диагонали экрана кинескопа квадратично увеличивается площадь его рабочей поверхности, поэтому для сохранения (а в ряде случаев и увеличения) яркости отображаемой информации приходится увеличивать не только ток электронного луча (возможности его увеличения ограничены конечным значением удельной плотности эмиссии оксидного катода), но также и напряжение второго анода кинескопа. При превышении анодным напряжением порогового значения, равного 20 кВ, в кинескопе возникает жесткое рентгеновское излучение, которое неполностью задерживается стеклооболочкой кинескопа, проникает сквозь нее в окружающее пространство, облучая находящихся вблизи такого кинескопа людей. Чем больше анодное напряжение превышает значение 20 кВ, тем жестче рентгеновское излучение, то есть больше его проникающая и поражающая способность. Помимо увеличения жесткости, увеличивается также и интенсивность рентгеновского излучения, причем квадратично с увеличением анодного напряжения кинескопа. Таким образом, даже при незначительном превышении анодным напряжением порогового значения 20 кВ резко возрастает общее негативное воздействие рентгеновского излучения кинескопа на человека - пользователя устройством отображения информации, Для поглощения рентгеновского излучения в стекломассу оболочки кинескопа, работающего при анодных напряжениях выше 20 кВ, вводят дорогостоящие материалы окись свинца и окись стронция. Однако, как показывает практика, этих мер недостаточно, чтобы сделать широкоформатные цветные кинескопы безопасными для человека. Поэтому кинескопы, диагональ экрана которых превышает 51 см, снабжают предупреждающим ярлыком, обращающим внимание пользователя на вредность его длительного и близкого нахождения возле работающего кинескопа. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Общеизвестно, что в цветных телевизорах и мониторах, использующих кинескопы с диагональю экрана 51 см и более, для обеспечения необходимой яркости экрана применяют высоковольтные источники питания второго анода кинескопа с выходным напряжением 25-27,5 кВ. Поэтому такие телевизоры и мониторы являются источниками вредного рентгеновского излучения. Помимо этого типа излучения с переходом на более высокие анодные напряжения возрастают уровни и других видов вредных излучений ионизирующего и неионизирующего характера, также генерируемых устройством отображения. К таким видам излучений относятся СВЧ и ВЧ электромагнитные излучения, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи, магнитное и электростатическое поля, остаточная радиация экрана кинескопа и др. Для уменьшения облучения персонала, работающего с широкоформатными дисплеями, применяют различные защитные фильтры, устанавливаемые перед экраном кинескопа. Они поглощают часть вредного фронтального излучения кинескопа. Однако это не решает проблемы, так как. кроме неполноты поглощения вредных излучений, упомянутые фильтры ухудшают качество изображения; снижают яркость и приводят к размытости мелких деталей изображения. Кроме того, они не являются преградой для вредных излучений, распространяющихся от видеомонитора во всех других направлениях, кроме фронтального. С целью решения указанной проблемы видеомониторы заключают в специальные электромагнитные экраны, что увеличивает их вес и габариты. Эта мера также частично решает задачу защиты обслуживающего персонала, так как упомянутые экраны не задерживают рентгеновских лучей. Таким образом, современные устройства отображения использующие широкоформатные цветные кинескопы, обладают существенными недостатками: они имеют повышенный уровень вредных для здоровья человека излучений, обладают излишним весом и габаритами. В основу изобретения поставлена задача создания безвредного для человека широкоформатного цветного видеомонитора с уменьшенными габаритами и весом. Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве отображения информации, включающем масочный цветной кинескоп с диагональю экрана 51 см и больше, высоковольтный источник постоянного напряжения, выход которого соединен непосредственно с анодным выводом кинескопа. 21796 размеров электронного пятна на экране кии схему ограничения среднего анодного тонескопа, так как рабочая поверхность прика кинескопа, согласно изобретению, в кимененного в нем мегаллосплавного катода нескопе установлены металлосплавные ограничена и составляет величину менее 1 катоды с площадью рабочей поверхности 2 менее 1 мм 2 , при этом первый и второй 5 мм , а апертурные отверстия в первом и втором сеточных электродах также огранисеточные электроды кинескопа выполнены чены в диаметре величиной 0,3-0,5 мм. При с апертурными отверстиями диаметром 0,3этом, несмотря на ограничение размеров 0,5 мм и размещены с зазором 0,1-0,15 мм, катода и апертурных отверстий сеточных а высоковольтный источник постоянного напряжения выполнен таким образом, что на- 10 электродов кинескопа, в заявляемом устройстве обеспечивается больший ток луча, пряжение на его выходе равно 20 к8 в чем в известных устройствах, благодаря диапазоне потребляемых токов от 0 до макприменению высокоэффективных металлосимального значения l-nay, заданного схесплавных катодов, обладающих высокой мой ограничения среднего анодного тока кинескопа на уровне, удовлетворяющем 15 плотностью электронной эмиссии с единирасчетному выражению цы поверхности. Уменьшение расстояния между первый и вторым сеточными электродами 0,2-0,25 max мм в прототипе до 0,1 -0,15 мм в заявляемом 20кВ ' 20 устройстве обеспечивает сохранение неизменными запирающих напряжений кинегде Рм - предельно допустимая удельная скопа при переходе к меньшим диаметрам мощность рассеивания маски кинескопа; апертурных отверстий этих электродов. S3 ~ площадь рабочей поверхности экПредельный уровень повышения тока рана кинескопа. В предлагаемом устройстве отображе- 25 луча в заявляемом устройстве составляет такое значение тока луча l m a x , при котором ния за счет снижения анодного напряжения с учетом пониженной до 20 кэВ энергии кинескопа с 25 - 27,5 кВ до 20 кВ полностью электронов обеспечивается допустимая тоотсутствует рентгеновское излучение и знаковая нагрузка на цветоделительную маску, чительно понижены уровни всех других видов вредных излучений. Кроме того, за счет 30 и рассчитывается из формулы для предельно допустимой мощности электронного луисключения защитного фильтра, устанавлича, рассеиваемой единицей поверхности ваемого перед экраном устройства, уменьмаски, шены габариты и вес устройства. Дополнительный положительный эффект заявляемого изобретения состоит в сниже- 35 _ 'max нии потребляемой мощности устройства отображения за счет уменьшения энергопотребления блоков развертки электронногде Ua - ускоряющее напряжение электрого луча (из-за уменьшения скорости пролета нов, равное 20 кВ; электронов через отклоняющее поле строч- ™ S3 - площадь рабочей поверхности масных и кадровых катушек при снижении ки (экрана). анодного напряжения кинескопа). Отсюда находим предельно допустимый Яркость свечения экрана в заявляемом ток луча l m a x , выше которого маска кинескопа устройстве сохраняется такой же, как в проможет необратимо деформироваться из-за тотипе, за счет того, что понижение анодного 45 своей ограниченной теплорассеивающей • напряжения в кинескопе скомпенсировано способности. Поэтому в заявляемом устройсоответствующим повышением суммарного стве схема ограничения среднего анодного тока луча, которое стало возможным благотока, равного суммарному току всех катодов, даря применению в кинескопе высокоэфнастроена на ток l m a x , величина которого софективных металлосплавных катодов, 50 ответствует расчетному выражению обладающих, по крайней мере, на порядок большей, чем оксидные, удельной плотностью эмиссии. В известных устройствах та'тах 20кВ кое техническое решение неприемлемо, так как повышение токоотбора с оксидного ка- 55 Таким образом, техническая сущность тода приведет к резкому снижению его эксзаявляемого изобретения состоит в том, плуатационного ресурса. что, сохраняя рабочую мощность электронПовышение тока луча в заявляемом устного луча и, следовательно, яркость свечеройстве не сопровождается увеличением ния экрана, предлагаемый вариант 21796 устройства отображения за счет перехода на пониженное ускоряющее напряжение обеспечивает значительное снижение уровней вредных излучений. Изобретение поясняется описанием 5 конкретного варианта его выполнения и чертежом На чертеже изображен цветной масочный кинескоп 1, имеющий три металлосплавных катода 2, первую сетку 3 10 (модулятор), вторую сетку 4 (ускоряющий электрод), третью сетку 5 (фокусирующий электрод), четвертую сетку 6(анод)с анодным выводом 7, цветоделительную маску 8 и люминофорный экран 9 Пунктирными линиями 15 10 изображены три электронные луча кинескопа, исходящие от каждого из трех катодов 2, соответствующих трем основным цветам На чертеже показаны также высоковольтный источник постоянного напряжения 11 и схема 20 ограничения среднего анодного тока кинескопа 12 Устройство отображения информации содержит цветной масочный кинескоп 1 типа 51 ЛКДІЦ, в котором в качестве источни- 25 ков электронов установлены три прямоканальных металлосплэвных катода 2. эмиттеры которых изготовлены из высокоэмиссионного сплава иридий-церийвольфрам, обладающего удельной 30 плотностью эмиссии более 5 А/см2, то есть, на порядок большей, чем оксидные катоды. Рабочая поверхность эмиттера имеет размеры 0,6 х 0,6 мм 2 , то есть выполнена в форме квадрата, что упрощает технологию 35 его изготовления. Толщина эмиттера составляет 0.2 мм. При этом требуемая мощность накала составляет 1,5-1,6 Вт, то есть такая, как и для оксидного катода. Диаметр апертурных отверстий в пер- 40 вом и втором сеточном электродах предпочтительней всего 0,4 м. При этом, в случае использования в качестве катода вышеупомянутого сплава, достигается наиболее оптимальное сочетание параметров 45 электронного луча по максимальному току l m a x и диаметру пятна на экране кинескопа. Расстояние между первым 3 и вторым 4 сеточными электродами равно 0,13 мм. 50 Высоковольтный источник постоянного напряжения 10 выполнен таким образом, что напряжение на нем равно 20 кВ и не изменяется при изменении потребляемо55 8 го тока от 0 до l m a x , рассчитанного из выражения •max 20кВ ' В описываемом конкретном случае практического исполнения величина максимального тока ( т а х равна 500 мкА На эту же величину настроена схема 12 ограничения среднего анодного тока кинескопа. Таким образом, ток через цветоделительную маску кинескопа не может превышать порогового значения l m a x , что предохраняет ее от деформации. Предлагаемое устройство отображения информации работает следующим образом. При включении всех питающих напряжений прямоканальные металлосплавные катоды 2 начинают эмиттировать в течение 1 секунды. Поэтому экран кинескопа засвечивается практически одновременно с включением устройства. Принципы работы устройства аналогичны используемым в прототипе Различия заключаются в том, что рабочий ток луча в заявляемом устройстве изменяется в более широких пределах, чем в прототипе, таким образом, что с учетом пониженной до 20 кэВ энергии электронов сохраняется требуемая яркость изображения на экране. При взаимодействии низкоэнергетических электронов заявляемого устройства с маской и экраном кинескопа не возникает жесткого рентгеновского излучения, а по интенсивности мягкое рентгеновское излучение полностью задерживается стеклооболочкой кинескопа. Таким образом, в описываемом варианте исполнения устройства отображения информации рентгеновское излучение отсутствует полностью, потребляемая мощность снижена на 5 Вт по сравнению с прототипом. Габариты и вес устройства снижены за счет отсутствия защитных фильтров. Кроме основных общественно-полезных преимуществ заявляемого устройства отображения, заключающихся в сохранении здоровья пользователей, дополнительные преимущества устройства состоят в экономии электроэнергии за счет сокращения потребляемой мощности блоков отклонения электронного луча. 21796 Упорядник Замовлення 4680 Техред М Келемеш Коректор М Куль Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53. Львівська пл , 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул Гагаріна, 101