CN1222013C - 带电容的场调制的放电灯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在无光放电灯内通过一个结构化的导电装置(2)确定的放电灯内的放电结构的优先位置所产生的场分布的电容调制。本发明提供一种介电阻挡放电的放电灯，它包括一个充有放电介质的放电容器和至少部分通过介电层与放电介质隔离的多个放电电极(4)，所述放电容器(1)至少沿一纵向延伸，其中，设有按照直流电压方式与所述放电电极电绝缘的导电装置(2，3，5，6～8)，所述导电装置按照交流电压方式与其中的至少一个所述放电电极(4)电容耦合，所述导电装置(2，3，5，6～8)的作用是，通过与所述至少其中一个放电电极(4)的电容耦合，对由在这些放电电极(4)之间的电场界定的等势线沿所述纵向进行调制。

Description

带电容的场调制的放电灯

                        技术领域

本发明涉及一种所谓的无光放电灯(stille Entladungslampe)，也称为介电阻挡层-放电灯，这种灯是为介电阻挡放电设计的。这种灯包括一个内含放电介质的放电容器，在该容器中，放电通过电极点火并保持。无光放电灯用介电阻挡的放电进行工作，其中电极的至少一部分通过介电层与放电介质隔离。当电极特定作为阴极和阳极设计时，即用同一的极性运行时，则至少阳极必须通过该介电层与放电介质隔离。在双极性运行时，全部电极必须通过一介电层与放电介质隔离。放电容器的一个壁也作为这样的介电层考虑。放电介质一般由一种气体混合物组成并在一般情况下含有隋性气体，例如氙。

                        背景技术

就涉及一般的无光放电灯而言，可参阅相关的先有技术和专业文献。

与本专利申请有关的一项比较特殊的先有技术是US 6 252 352B1。该文献描述带有条形电极的无光放电灯，在这些电极上按一定的间距设置了突出部，以便对单个放电结构限定优先位置。这样就避免了这种放电结构的不能控制的移动或熄灭和再发生，从而使放电结构在放电空间内的局部分布呈对称的形式。在上面引用的先有技术中，特别涉及到提高所谓扁平光源即做成扁平的无光放电灯中的亮度分布的均匀性问题，这种灯主要用于各种类型的显示器的背景照明。此外，还可参阅较早的US-A 6 060 828。

但也可由于别的原因希望能对放电空间内的单个放电结构进行影响。

当按WO 94/23442所述的脉冲工作方式进行时，在无光放电灯中尤其会产生这种单个放电结构，此时产生Δ形的单个放电。这种放电也可能加宽发生，甚至形成连续的“幕”，在个别情况中也可能是分裂的，视工作参数而定。这是放电灯的电极结构和不同工作参数的问题。对本发明来说，这些细节无关紧要。此外，本发明也涉及这样一类无光放电灯，在这类放电灯中也可能产生上述WO文献中所述的同样稳定和可定位的放电结构，所以本发明不受上述WO文献所述原理的限制。

                        发明内容

本发明的技术问题是，提出一种可影响放电空间内单个放电结构的局部分布的上述那类无光放电灯。其中本发明涉及的这类放电灯可至少在一个方向内延伸，该方向在下面称为纵向。当然，也可附加地在第二方向内延伸，即可以是平面的。

一般地，本发明的放电灯可定义成一种介电阻挡放电的放电灯，这种放电灯具有一个充有一种放电介质的放电容器和若干放电电极，这些放电电极至少部分地通过一介电层与放电介质隔离，其中该放电容器至少沿一个纵向延伸，其特征为，设有与所述放电电极按直流电压方式进行电绝缘的导电装置，该导电装置按交流电压方式与其中的至少一个放电电极进行电容耦合，该导电装置的作用是通过与所述放电电极的电容耦合，对在由放电电极之间的电场界定的等势线沿所述纵向进行调制。

本发明认为，放电空间内的放电结构的分布不但可通过电极本身的不均匀的结构来实现，而是更确切地说，可根据本发明提出的一种放电空间中间的场分布的电容影响装置来实现，该装置(在直流电方向内)与电极进行电隔离。亦即这些电极可具有完全相同的形状，例如呈直的条形状(但这些电极不受相同形状的限制)。由于介电阻挡放电的工作频率总是相当高，所以可通过本发明装置的电容耦合来实现场分布的交流影响。为便于理解起见，本发明的电容影响装置(下面简称电容装置)可想象成在该电极或放电空间对面形成了交流电的输出。这样，该电容装置使放电空间内的等势线产生畸变。

根据本发明，最好以一种沿纵向延伸的放电灯的振荡方式来进行。这里“振荡”的概念是指等势线在一个“上下”或“来回”延伸的方向内产生的畸变。这种振荡畸变可能是周期性的，但也可能是非周期性的。当然，等势线的周期性的调制构成一种优选的情况。

从上面援引的先有技术已明确了单个放电结构的排列是由场分布来确定的。通过等势线的畸变可按本发明给定放电结构的优先位置，用这种优先位置可按要求的方式确保放电结构的一定排列。所以，该电容装置形成了上述先有技术中所述的电极本身的结构化的替代方案。本发明例如对这种场合是有意义的，即为了避免进行电极结构化，例如由于为了简化制造方法或由于为电极设置的位置不便于接近而需要均匀连续电极的场合。此外，必须用导电材料制成的本发明电容装置不需要太多的技术费用并可安装在放电容器外面而不与它接触。

亦即用本发明可取消产生放电结构优先位置用的电极的特殊结构化。但如果需要这种结构化时，则可通过本发明的措施修正或补充这类结构化。特别是，本发明的调制也可用于边缘照明，对此可以参阅第三、第四和第五实施例。亦即不必一定要使调制通过该电容装置按1∶1对应匹配放电结构分布。但电容调制最好匹配放电结构之间的距离。当然，也可能是这种情况，例如电容调制相当于放电距离的几倍。在这些多倍的距离内可通过别的措施来实现中间的再分，就这个意义而言，也指振荡长度比例与放电距离的匹配。

根据本发明，长度范围最多为放电距离的6倍、最好5倍、4倍甚至最多3倍已被证明为这个振荡长度比例的优选范围。

电容装置可设置两个或多个，以便从放电容器的各侧开始“记住”放电优先位置。当然，一个电容装置也可影响两个或多个电极范围内的等势线。根据本发明，电容装置最好至少分成两段，且这些装置或该装置的一部分包括灯的两个电极极性。这对双极性工作的放电灯来说，是特别有利的，因为一般都希望阴极或阴极区具有放电的优先位置，因为该处的放电比阳极范围具有明显的定位。在双极性的情况下，全部电极在一定的运行阶段起阴极的作用。此外，用两个电容装置或一个电容装置的两部分可轻易地构成一个放电灯的支架，这种支架总归是需要的，从而减少了本发明对支架适当结构化所需的费用。对此可参阅第二实施例。

这种调制最好在至少一个纵向内在放电灯的基本上整个的延伸长度上存在并最好至少在这个总长度上是周期性的。这样，在用这种放电灯的情况下，通常就可达到亮度分布的明显的均匀性。

根据本发明的另一种优结构型式，该电容装置布置在放电容器的外面，而电极，亦即至少在电容装置范围内的电极则布置在放电容器里面，这样就实现了上述的电隔离。当然，在电极位于放电容器外面时，也可实现电容装置和电极之间的绝缘。如上所述，电容装置最好是放电容器支架或其一部分。

当电容装置引起一个与它耦合的电极和一个位于放电空间部分附近的相应对电极之间的电容耦合时，则本发明的效果特别明显。这样就获得了相当效果的有效的电极加宽。

在同一申请人的早些时候的专利申请(DE-A 199 55 108)中已说明可用一个外部的热装置以不均匀的方式对输入或输出放电灯的热进行影响。从而可消除放电灯的本身的非均匀本征温度特性，以便产生尽可能均匀的放电条件并由此产生均匀的亮度分布。

本发明与该发明所涉及的问题有如下的关系：通过本发明的电容装置，可实现沿放电灯的至少一个纵向的温度的一定程度的均匀化。这取决于电容装置和放电容器之间的热接触的良好程度。所以通过场分布的调制所需的电容装置的结构化已不再妨碍温度的均匀化，因为这种调制是按一个与中间放电距离一致的长度比例来进行的。但放电灯内部的均匀性通常在一个较大的长度比例上产生；亦即放电灯一般在中间比边缘热，且其中不断发生变化。亦即当与放电容器的热接触良好时，场分布的调制所需的结构化从理论上讲，可导致温度分布的容易的调制。但在灯的整个长度内用这种调制重复的中间放电距离的长度比例上的温度波动是不重要的，因为其中的放电结构基本上是全部相同的。

此外，在上面引用的专利申请中所定义的热装置当然也可与本发明相结合。亦即该热装置和本发明的电容装置可同时使用，特别是，也可把它们组合在一起。为此，该热/电容装置例如可通过明显不同的导热性以有效的热不均匀性匹配灯的本征温度特性。如果这时使用对电容作用不起决定性的特性，则其中的场调制可完全保留。例如材料厚度或材料本身可这样选择，即该装置在灯的中间比在边缘明显冷却。同样可只在中间设置一个导热的连接装置与一个冷却装置连接，等等。特别是，也可用非均匀布置的散热片。热装置的各种构造可能性可参阅上面引用的前申请，这里包括它的相关的公布内容。

该热装置具有散热片，这些散热片沿所述纵向被布置成在其存在、在其延伸或者在其密度方面都是不均匀的。

如果通过绝缘措施进行灯的不均匀的热影响，即对倾向于过冷的灯端绝缘，则这可与电容装置独立进行。

本发明的放电灯最好配置一个按已述的脉动运行方法切断的镇流器。根据现有知识水平可按这种方法以特别有效的方式产生定位的放电结构。

本发明特别适用于长棒形的放电灯。一方面，这种灯是所述的“热均匀化”的优先使用场合，另一方面，对这种放电灯来说，结构化的电极难于安装，尤指电极位于放电容器内时。但为了降低启动和运行所需的电压，电极放在放电容器内常常是符合期望的。与例如可用丝网印刷方法的平面外露的场合比较，在一个作为放电容器的玻璃管内很难制造一个带有凸起部或别的几何形状的元件的电极来界定放电的优先位置。而本发明在这里提出了一个易行的解决办法，特别是按本发明方式构成一个总归需要的支架的情况下。

这种棒形灯尤其适用于复印设备或扫描设备，在这类设备中，棒形灯必须在光扫描场的上方即大约一纸面的上方进行导向运动。

但本发明也适用于扁平光源，如上所述，这种光源特别适用于指示装置的背景照明而构成无光放电灯的主要使用范围。

                    附图说明

下面详细说明本发明的各个实施例。其中公开的特征也可以是不同于所示的组合。附图表示：

图1  作为第一实施例的本发明无光放电灯的示意图。

图2  作为第二实施例的图1的另一个方案，并沿纵轴的一个剖面；

图3  作为第三实施例的图2的另一个方案的示意图；

图4  作为第四实施例的图3另一方案的示意图；

图5  作为第五实施例的本发明无光棒形放电灯的示意图。

图1表示本发明一个简单实施例的基本原理。主要由一个长的玻璃管组成的无光棒形放电灯用1表示。图中未示出电极结构的详细情况，但可大致从图2中看出。这类无光棒形放电灯的详细情况可查阅文献US-A 6 097 155。

在该放电容器内即玻璃管内由位于这个棒形放电灯1内部的电极所产生的电压分布可通过金属板2进行调制。该金属板具有一个在图1中垂直延伸的梳状结构。其中这个梳状结构的梳齿3的上端紧贴在棒形放电灯1上。

图2表示梳齿3也可部分地包住灯3。此外，图2表示位于该放电灯内部的电极4的横断面。

梳齿3按已述的方式耦合在棒形放电灯1的放电容器的内部。这是一种纯粹的电容效应，在这种效应时，电极4和梳齿3之间或放电容器内部和梳齿3之间是完全电隔离的。此外，在金属板2按本发明的意图作为电容装置结构化的情况下由于电极片4的均匀的条形结构的调制而产生许多沿棒形放电灯1的纵向基本上无干扰延伸的等势线。这样，场分布的金属板2的梳形结构在棒形放电灯1内清楚地表示一个带相同振荡长度的结构，在这个例子中，实际上在棒形放电灯1的整个长度上都存在周期振荡。在棒形放电灯1内分布相应的放电结构。放电结构最好位于放电容器内的梳齿3的部位。与图1第一实施例比较，在图2所示第二实施例时，这个效应由于梳齿3分别环绕棒形放电灯1大约四分之一的圆周而获得了加强。很明显，这种调制也可理解为有效的电极加宽。

此外，图1表示金属板2只通过一较宽的金属板部分和两个螺丝安装在棒形放电灯1纵向的中部。也可安装在一个冷却源上，这样板2整个起冷却装置的作用。如果梳齿3稍宽于图示的尺寸并与棒形放电灯具有相当好的热接触，例如图2所示那样，梳齿通过横截面圆周的一部分紧贴在该放电灯上，则板2构成上面提到的早先的发明所述的一种不均匀的冷却装置，从而无需以相同的非均匀方式进行电容耦合。

图3表示一种可比的梳形结构的梳齿的另一种布置的示意图，这里梳齿用6表示。在图3中棒形放电灯1的左边缘区内的梳齿6布置得比图3右方所示中间区密，从而在棒形放电灯1中也产生放电结构的较密的分布。由此产生边缘区的照明。由于各种原因，这种边缘照明是意义重大的，特别是，这种边缘照明可选用来补偿一般产生的边缘暗化，亦即归根到底为了亮度分布均匀化。此外，有关边缘照明可参阅上面引用的文献US 6 252 352 B1。

图4表示作为第四实施例的图3所示梳齿的另一个方案。在这里该棒形放电灯左边看到的边缘区内的梳齿7虽然没有布置得较密，但做得较宽。从而使图4中该边缘区的放电结构比位于放电灯1右方中间区的明亮。应当指出，图3和图4中的梳齿结构6和7朝边缘方向的非均匀性表示得有所夸大。在实际实施时，这种不均匀性通常只明显到这样的程度，即总体上可达到尽可能均匀的亮度。

图5表示同样明显简化示出的第五实施例。图中又是用1表示上述的棒形放电灯。在该灯上装有一个用8表示的金属条，该金属条在左方和右方的外区做成相当宽，而在中间区则做成相当窄，其间给出了连续的过渡。这个第五实施例是从棒式放电灯1内的电极条没有结构化出发的，但由于灯的功率消耗高而产生连续的幕状放电(但电极条也可结构化，象先有技术提出的那样)。这里，本发明的目的只在于保证已述的边缘照明。相应地，虽然电容装置8调制棒形放电灯1的基本上整个长度的场力线，但与中间放电距离无关。这种调制也可只在边缘区内存在。但根据本发明，至少应在无光放电灯的纵向的边缘区内或在其纵向的基本上整个长度内存在本发明的调制。

就这个意义而言，当这种调制相当于一个具有一中间最大值或中间最小值的“往复移动”或“上下移动”时，这种调制是振荡的。在金属条8的中间区不存在时，这也是适用的。

当然，图5所示的第五实施例也可与第一或第二实施例结合起来，这样就可取消电极条4本身的结构化。

Claims (17)

1.介电阻挡放电的放电灯，该放电灯包括一个充有放电介质的放电容器(1)和至少部分地通过一介电层与该放电介质隔离的多个放电电极(4)，其中所述放电容器(1)至少沿一纵向延伸，其特征在于，设有按照直流电压方式与所述多个放电电极电绝缘的导电装置(2，3，5，6～8)，所述导电装置按照交流电压方式与至少其中一个所述放电电极(4)进行电容耦合，所述导电装置(2，3，5，6～8)的作用是，通过与其中至少一个所述放电电极(4)电容耦合，沿所述纵向对由在这些放电电极(4)之间的电场界定的等势线进行调制。

2.按权利要求1的放电灯，其中，这种调制是空间振荡的。

3.按权利要求2的放电灯，其中，这种振荡的调制具有一个匹配单个放电结构之间的间隔的振荡长度比例。

4.按权利要求2的放电灯，其中，这种振荡调制是周期性的。

5.按权利要求3的放电灯，其中，这种振荡调制是周期性的。

6.按权利要求5的放电灯，其中，所述振荡长度的比例最多为放电距离的6倍。

7.按权利要求1至6之一的放电灯，其中，设有两个所述导电装置(3)，这两个导电装置中的任一个导电装置(3)分别与另一种极性的至少一个放电电极(4)进行电容耦合。

8.按权利要求7的放电灯，其中，这些放电电极(4)布置在所述放电容器(1)内，而这些导电装置(2，3，5，6～8)布置在所述放电容器(1)的外面。

9.按权利要求1的放电灯，其中，这个导电装置(3，6，7)是所述放电容器的一个支架或该支架的一部分。

10.按权利要求1至6之一的放电灯，其中，该放电灯包括一个用于按照沿纵向是不均匀的方式对灯的热输入和热输出进行控制的热装置，该热装置是这样设计的，即在运行中，灯内的温度沿所述纵向被均匀化。

11.按权利要求10的放电灯，其中，该热装置具有散热片，这些散热片沿所述纵向被布置成在其存在、在其延伸或者在其密度方面都是不均匀的。

12.按权利要求1至6之一的放电灯，其中，这个导电装置(3)在与这个导电装置耦合的所述放电电极(4)和接近对放电电极的放电空间部分之间引起电容耦合。

13.按权利要求1至6之一的放电灯，其中，通过电容耦合的调制达到放电灯的边缘照明。

14.按权利要求1至6之一的放电灯，所述放电容器(1)呈棒形纵向延伸。

15.按权利要求1的放电灯，其中，所述放电灯是为复印设备或扫描设备设计的。

16.按权利要求1至6之一的放电灯，其中，所述放电灯作为扁平光源构成。

17.按权利要求1至6之一的放电灯，其中，所述放电灯具有一个为了脉动工作方法而设计的镇流器。

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