DE10005156A1

DE10005156A1 - Flache Gasentladungslampe mit Abstandselementen

Info

Publication number: DE10005156A1
Application number: DE10005156A
Authority: DE
Inventors: Angela Eberhardt; Michael Ilmer
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2000-02-07
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2001-08-09
Also published as: WO2001059810A2; CN1369108A; TW494436B; US6628066B1; CA2366564A1; CN1199233C; KR20020006533A; WO2001059810A3; EP1175692A2; JP2003523054A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine flache Gasentladungslampe mit einem Entladungsgefäß und Elektroden, wobei das Entladungsgefäß eine Bodenplatte (1) und eine Deckenplatte (7) umfaßt sowie mindestens ein Abstandselement (8) zwischen Bodenplatte (1) und Deckenplatte (7) aufweist. Üblicherweise stören Abstandselemente die Homogenität der Leuchtdichteverteilung auf der Deckenplatte (7). Um dies zu vermeiden, sind die Abstandselemente (8) zusätzlich als dielektrisch behinderte Elektroden ausgestaltet. Zu diesem Zweck weist jedes Abstandselement (8) eine mit einer Elektrode oder Stromzuführung verbundene elektrisch leitfähige Komponente (9) auf. Dadurch sind die Abstandselemente (8) aktiv an der Entladung und folglich der Lichterzeugung beteiligt.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung geht aus von einer flachen Gasentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es handelt sich dabei insbesondere um flache Gasentladungslampen, der Kürze wegen im Folgenden auch als Flachlampe bezeichnet, mit sogenann ten dielektrisch behinderten Elektroden. Dabei sind die dielektrisch behin derten Elektroden typischerweise in Form dünner metallischer Elektrodenbah nen realisiert, die auf der Außen- und/oder Innenwandung des Entladungsge fäßes angeordnet sind. Falls alle Elektroden auf der Innenwandung angeordnet sind, muß zumindest ein Teil der Elektroden gegenüber dem Innern des Entla dungsgefäßes mit einer dielektrischen Schicht vollständig abgedeckt sein.

Derartige Flachlampen werden beispielsweise zur Hinterleuchtung von Flüs sigkristallanzeigen (LCD) aber auch für die Allgemeinbeleuchtung, Dekorati ons- und Webezwecke verwendet.

Im übrigen wird hier die Technologie von flachen Gasentladungslampen für dielektrisch behinderte Entladungen als Stand der Technik vorausgesetzt. Als Beispiel wird zudem verwiesen auf die Schrift WO 98/43277, deren Of fenbarungsgehalt hinsichtlich der Lampentechnologie von flachen Gasentla dungslampen für dielektrisch behinderte Entladungen durch Inbezugnahme hiermit inbegriffen ist.

Stand der Technik

Flache Gasentladungslampen des gattungsgemäßen Typs weisen typischer weise zwei, zumindest abschnittsweise und näherungsweise plane Entla dungsgefäßwände auf, die einander parallel benachbart sind.

Diese beiden Gefäßwände, im folgenden der Kürze wegen als Decken- bzw. Bodenplatte bezeichnet, sind üblicherweise über einen Rahmen miteinander gasdicht verbunden und bilden so das Entladungsgefäß. Alternativ können Boden- und/ oder Deckenplatte so geformt sein, daß beim Zusammenfügen bereits ein Entladungsgefäß gebildet wird. Beispielsweise kann die Boden- und/oder Deckenplatte wannenartig geformt sein, z. B. durch Tiefziehen ei ner planen Glasplatte. Bei sehr großflächigen Flachlampen ist auch in diesem Fall der überwiegende Anteil der geformten Boden- bzw. Deckenplatte zu mindest näherungsweise plan. In jedem Fall benötigt eine derartige Lampe zur Stabilisierung eine oder mehrere Stützstellen, im folgenden auch als Ab standselemente bezeichnet.

Dies gilt um so mehr, als eine Entladungslampe eine Gasfüllung definierter Zusammensetzung und mit einem Fülldruck enthält und deshalb vor dem Befüllen evakuiert werden muß. Folglich muß das Entladungsgefäß sowohl Unterdruck - nämlich während der Herstellung der Lampe - als auch dem späteren Fülldruck, der bei derartigen Lampen üblicherweise weniger als Atmosphärendruck beträgt, beispielsweise zwischen 10 kPa und 20 kPa, dauerhaft standhalten. Dies wird durch die genannten Abstandselemente erreicht, die zwischen Boden- und Frontplatte des Entladungsgefäßes in aus reichender Anzahl und geeigneter Position angeordnet sind. Jedes Abstands element berührt dabei an zwei einander gegenüberliegenden Auflageflächen die beiden Platten und stützt so diese gegeneinander ab.

Bei der Positionierung der Abstandselemente ist primär auf die Stabilität der Anordnung abzustellen. Außerdem ist zu beachten, daß die Entladung nicht oder allenfalls geringfügig beeinflußt wird. Diesbezüglich wird auf die Schrift WO 99/54916 verwiesen. Die dort verwendeten Abstandselemente bestehen aus einem dielektrischen Material, beispielsweise einem Weichglas oder einer Keramik.

Nachteilig ist, daß sich die Abstandshalter als relativ dunkle Flecken in der leuchtenden Frontplatte der Lampe abbilden. Dadurch wird die Homogeni tät der Leuchtdichte der Lampe beeinträchtigt. Dies ist insbesondere bei der Hinterleuchtung von Flüssigkristallanzeigen inakzeptabel. Aus diesem Grund werden üblicherweise optische Diffusoren, beispielsweise Diffusorfo lien, zwischen der Flachlampe und der Flüssigkristallanzeige verwendet. Allerdings weisen derartige Diffusorfolien Transmissionsverluste auf, wo durch die effektive Leuchtdichte sinkt. Deshalb ist man bestrebt, mit mög lichst wenigen Diffusorfolien auszukommen bzw. idealerweise ganz auf Dif fusoren verzichten zu können.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine flache Gasentladungslampe mit Abstandselementen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzu stellen, bei der die Abstandselemente die Homogenität der Leuchtdichte der Lampe möglichst wenig beeinträchtigen.

Diese Aufgabe wird bei einer Lampe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des An spruchs 1 gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen An sprüchen.

Erfindungsgemäß ist das mindestens eine zwischen Bodenplatte und Dec kenplatte des Entladungsgefäßes einer Flachlampe angeordnete Abstands element zusätzlich als dielektrisch behinderte Elektrode ausgestaltet. Mit an deren Worten übernimmt ein derartiges Abstandselement nicht nur wie im Stand der Technik eine Stützfunktion sondern zusätzlich auch eine Elektro denfunktion.

Auf diese Weise wird erreicht, daß während des Betriebes der Lampe eine Entladung zwischen dem Abstandselement und einer benachbarten Elektro de gegensätzlicher Polarität brennt. Diese Elektrode kann auch ein weiteres derartiges Abstandselement mit erfindungsgemäß zusätzlicher Elektroden funktion sein. Wesentlich für die erfindungsgemäß angestrebte Wirkung ist dabei nur, daß an dem bzw. jedem Abstandselement unmittelbar eine Entla dung ansetzt. Dadurch trägt das betreffende Abstandselement nämlich quasi aktiv zur Lichterzeugung bei. Dabei hat es sich gezeigt, daß die derart modi fizierten Abstandselemente selbst in gewisser Weise leuchten, jedenfalls so, daß die üblicherweise durch die Abstandselemente verursachte Inhomoge nität in der Leuchtdichte entweder praktisch gänzlich vermieden oder aber zumindest deutlich vermindert werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Abstandselement weist sowohl eine erste dielektri sche Komponente als auch zusätzlich eine elektrisch leitende zweite Kompo nente auf. Dabei kann sich die zweite Komponente auch entlang der gesam ten Längsausdehnung des Abstandselements erstrecken, muß es aber nicht notwendiger Weise sondern kann vielmehr auch nur auf einen Teil be schränkt sein. Wesentlich für die Zusatzfunktion als dielektrisch behinderte Elektrode ist nur, daß die zweite, d. h. elektrisch leitfähige Komponente vom Inneren des Entladungsgefäßes durch die erste dielektrische Komponente getrennt ist. Für die Funktion als Stützstelle muß sich außerdem das Abstandselement - zumindest die dielektrische Komponente - von der Boden - bis zur Deckenplatte erstrecken.

Für die zweite elektrisch leitfähige Komponente eignet sich beispielsweise ein Rund- oder Flachdraht, eine streifenförmige Folie oder dergleichen. Die erste Komponente besteht in diesem Fall aus einem Isolierstoff- z. B. einer Glasumhüllung, in der der Draht eingeschlossen ist. Die erste dielektrische Komponente muß nicht notwendiger Weise einstückig sein oder aus einem einzigen Material bestehen. Hinsichtlich der Stützfunktion kann es vorteil haft sein, wenn das Abstandselement aus zumindest zwei unterschiedlich harten Materialien besteht. Diesbezüglich wird auf die Schrift DE 198 17 478 A1 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Inge zugnahme mit inbegriffen ist.

Alternativ können die beiden Komponenten auch aus einem Metall-Glas- Komposit bestehen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Konzentration des Metallpulvers von außen nach innen zunimmt.

Die erfindungsgemäß modifizierten Abstandselemente können die eigentli chen Elektroden ergänzen, d. h. zusätzlich zu diesen angeordnet sein, oder diese zumindest teilweise oder sogar vollständig ersetzen. Außerdem kön nen die modifizierten Abstandselemente allein oder auch zusammen mit konventionellen Abstandselementen verwendet werden.

Die modifizierten Abstandselemente, d. h. deren elektrisch leitfähige zweite Komponenten, sind mit den Stromzuführungen der Flachlampe oder mit den eigentlichen Elektroden elektrisch leitend verbunden. Selbstverständlich darf jeder Abstandshalter nur mit einer elektrischen Polarität verbunden sein, um die gewünschte zusätzliche Elektrodenfunktion zu entfalten.

Sofern die Elektroden der Flachlampe als Elektrodenbahnen ausgestaltet sind, die auf der Innenfläche mindestens einer der beiden Gefäßplatten angeordnet sind hat es sich als günstig erwiesen, die modifizierten Abstands elemente unmittelbar auf den Elektrodenbahnen anzuordnen.

Um die Zündung einer Entladung zwischen den erfindungsgemäß modifi zierten Abstandselementen unterschiedlicher Polarität zu erleichtern oder überhaupt erst zu ermöglichen, ist der gegenseitige Abstand der elektrisch leitfähigen Komponenten bevorzugt kleiner ist als der gegenseitige Abstand der korrespondierenden Elektrodenbahnen.

Die erfindungsgemäße Lösung weist als Vorteil eine verbesserte Homogeni tät auf, die auch eine Einsparung eines optischen Diffusors, verbunden mit Kosteneinsparungen sowie geringerer Bauhöhe, zuläßt. Außerdem ist die Entladung zwischen den erfindungsgemäß modifizierten Abstandselemen ten deutlich weiter von der Bodenplatte entfernt als dies bei typischen Flachlampen mit auf der Innenseite der Deckenplatte angeordneten Elektro denbahnen der Fall ist. Dadurch wird das Entladungsgefäß geringer erwärmt sowie eine gegebenenfalls auf der Bodenplatte aufgebrachte Leuchtstoff schicht geringer geschädigt.

Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele nä her erläutert werden. Die dabei offenbarten einzelnen Merkmale können auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

Fig. 1 eine Bodenplatte einer Flachlampe mit Elektrodenbahnen und Ab standselementen nach dem Stand der Technik,

Fig. 2a eine Seitenansicht eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungs beispiels,

Fig. 2b eine Ansicht entlang der Linie AB des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2a,

Fig. 3a eine Seitenansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungs beispiels,

Fig. 3b eine Ansicht entlang der Linie CD des Ausführungsbeispiels aus Fig. 3a,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Variante zu dem Ausführungsbeispiel in der Fig. 2a, 2b.

Fig. 1 zeigt eine Bodenplatte 1 einer Flachlampe mit Elektrodenbahnen 2, 3 und Abstandselementen 4 nach dem Stand der Technik. Als Abstandsele mente 4 dienen Kugeln 4 aus Weichglas mit einem Durchmesser von 5 mm. Sie sind weitgehend gleichmäßig verteilt auf der Bodenplatte und zwischen den Elektrodenbahnen 2, 3 angeordnet.

Ferner ist ein mit der Bodenplatte verbundener Rahmen 5 des Entladungsge fäßes angedeutet. Eine nicht dargestellte Deckenplatte ist ebenfalls mit dem Rahmen 5 verbunden und komplettiert so das flache Entladungsgefäß.

Die Glaskugeln 4 sind über ein Glaslot auf der Bodenplatte 1 aufgelötet, um sie bei der Montage zu fixieren. An der (nicht dargestellten) Deckenplatte 2 liegen sie lediglich an. Für weitere Details wird auf die bereits zitierte Schrift WO 99/54916 verwiesen, insbesondere auf die Fig. 1 mit zugehöriger Be schreibung.

Die Doppel-Elektrodenbahnen 2 sind als Anoden und die mit nasenartigen Strukturen 6 versehenen Elektrodenbahnen 3 sind als Kathoden vorgesehen. Für Details zu den Elektrodenbahnen wird verwiesen auf die Schrift WO 98/43276. Außerdem sind noch (nicht dargestellte) Stromzuführungen für die Elektrodenbahnen 2, 3 vorgesehen.

Die nachfolgenden erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele sind bevor zugt für die in der Schrift WO 94/23442 beschriebene gepulste Betriebsweise vorgesehen. Der diesbezügliche Offenbarungsgehalt dieser Schrift ist hiermit durch Inbezugnahme einbezogen.

Außerdem sind die Innenseiten der Entladungsgefäßwände mit einer Leuchtstoffschicht versehen, was nachfolgend der Einfachheit halber nicht dargestellt ist. Die Leuchtstofflicht wandelt die von der Gasentladung typi scherweise erzeugte UV-Strahlung, im Beispiel einer Entladung in Xenon ist dies die Xenon-Excimerstrahlung mit einem Intensitätsmaximum in der Emissionsbanden bei ca. 172 nm, in sichtbares Licht um.

Die Fig. 2a, 2b zeigen ausschnittsweise eine Seitenansicht bzw. eine ent lang der Linie AB geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Ausfüh rungsbeispiels in schematischer Darstellung. Es entspricht vom Grundtyp demjenigen aus Fig. 1, mit Ausnahme der sich zwischen Bodenplatte 1 und Deckenplatte 7 erstreckenden Abstandselemente 8. Diese weisen jeweils ei nen Metalldraht 9 auf, der sich ungefähr über die Hälfte der vertikalen Aus dehnung des Abstandselements 8 erstreckt. Der Metalldraht 9 ist von einer kreiszylindrischen Glassäule 10 ummantelt. Die Glasummantelung 10 dient als dielektrische Komponente, die den Metalldraht 9 - die elektrisch leitfähi ge zweite Komponente - vom Innern des Entladungsgefäßes trennt. Jedes Abstandselemente 8 ist über einer Elektrodenbahn 11 oder 12 angeordnet derart, daß jeweils der Metalldraht 9 mit der korrespondierenden Elektro denbahn 11 oder 12 elektrisch leitend verbunden ist.

Der gegenseitige Abstand zweier Metalldrähte 9 unterschiedlicher Polarität ist kleiner als der gegenseitige Abstand der zugehörigen Elektrodenbahn 11 bzw. 12. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß - wie gewünscht - eine durch die Glasummantelung 10 dielektrisch behinderte Entladung zwischen diesen Drähten 9 brennt und nicht etwa nur zwischen den beiden Elektrodenbah nen 11, 12. Im übrigen sind die Elektrodenbahnen 11, 12 jeweils mit einer dünnen Glasschicht 13 bedeckt, die als dielektrische Behinderung wirkt. Au ßerdem können die Elektrodenbahnen 11, 12 auch nasenartige Strukturen wie in Fig. 1 aufweisen, um das Ausbilden von Entladungen an bestimm ten Stellen zwischen diesen Elektrodenbahnen 11, 12 gezielt zu unterstützen.

Die tatsächliche Anzahl der Abstandselemente 8 bemißt sich natürlich in er ster Linie aus der flächenmäßigen Abmessung der Flachlampe und dem Kriterium ausreichender mechanischer Stabilität.

Die Fig. 3a, 3b zeigen ausschnittsweise eine Seitenansicht bzw. eine ent lang der Linie AB geschnittene Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels in schematischer Darstellung. Zwischen Boden- 1 und Deckenplatte 7 sind wiederum Abstandselemente 14, 16 aus kreiszylindrischen Glasstäben 20 angeordnet. Ein erster Teil dieser Abstandselemente 14 weist zudem elektri sche Komponenten auf, die als streifenartige Metallfolien 15 ausgebildet. Diese sind jeweils - beginnend an einem Ende bis ca. zur Mitte des jeweili gen Abstandselements 14 - in einem der Glasstäbe 20 eingeschmolzen. Ein zweiter Teil der Abstandselemente 16 weist elektrische Komponenten auf, die als Metalldrähte 17 ausgebildet sind. Diese sind jeweils ebenfalls begin nend an einem Ende bis ca. zur Mitte des jeweiligen Abstandselements 16 in je einem der Glasstäbe 20 eingeschmolzen. Elektrodenbahnen 18 einer ersten Polarität sind auf der Innenseite der Bodenplatte 1 in einem gegenseitigen Abstand parallel zueinander angeordnet. Elektrodenbahnen 19 der anderen Polarität sind auf der Innenseite der Deckenplatte 7 (in Fig. 3b nicht er kennbar) jeweils abwechselnd parallel versetzt zu den Elektrodenbahnen 18 der ersten Polarität angeordnet. Die Metallfolien 15 sind mit den Elektrodenbahnen 18 der Bodenplatte 1 und die Metalldrähte 17 sind mit den Elektro denbahnen 19 der Deckenplatte 7 verbunden. Auf diese Weise brennen im gepulsten Betrieb jeweils zwischen den Abstandselementen 15, 16 unter schiedlicher Polarität dielektrisch behinderte Entladungen der in der bereits zitierten Schrift WO 94/23442 erläuteten Art.

Die Fig. 4 zeigt in einer ausschnittsweisen Darstellung eine Variante des Ausführungsbeispiels aus Fig. 2a, 2b. Hier sind in den Glasstäben 21, 22 der Abstandselemente 23, 24 unterschiedlicher Polarität unterschiedlich lange Metalldrähte 25, 26 eingeschmolzen. Außerdem sind die Glasstäbe 21 mit den längeren Metalldrähten 25 zylindrisch, die Glasstäbe 22 mit den kürze ren Metalldrähten 26 hingegen konisch ausgebildet. Dadurch kann die Ein zelentladung 27, die jeweils zwischen Abstandselementen unterschiedlicher Polarität brennt, in ihren Eigenschaften, beispielsweise Form und Position, beeinflußt werden.

Claims

1. Flache Gasentladungslampe mit einem Entladungsgefäß und Elektro den, wobei das Entladungsgefäß eine Bodenplatte (1) und eine Decken platte (7) umfaßt sowie mindestens ein Abstandselement (8) zwischen Bodenplatte (1) und Deckenplatte (7) aufweist, dadurch gekennzeich net, daß das Abstandselement (8) oder gegebenenfalls zumindest ein Teil der Abstandselemente (8) zusätzlich als dielektrisch behinderte Elektrode ausgestaltet ist bzw. sind.

2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1, wobei das oder gegebenenfalls jedes modifizierte Abstandselement (8) eine erste dielektrische Kompo nente (10) und eine zweite elektrisch leitende Komponente (9) aufweist.

3. Gasentladungslampe nach Anspruch 2, wobei sich die zweite Kompo nente (9) nur entlang eines Teils einer Längsausdehnung des Abstands elements (8) erstreckt.

4. Gasentladungslampe nach Anspruch 2 oder 3, wobei die zweite Kom ponente (9) vom Inneren des Entladungsgefäßes durch die erste Kom ponente (10) getrennt ist.

5. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die zweite Komponente aus einem Draht (9) und die erste Komponente aus einer Glasumhüllung (10) besteht.

6. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 2 oder 4, wobei die beiden Komponenten aus einem Metall-Glas-Komposit bestehen.

7. Gasentladungslampe nach Anspruch 6, wobei in einer Querschnitts ebene parallel zu einer Plattenebene betrachtet die Konzentration des Metallpulvers von außen nach innen zunimmt.

8. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Elektroden als Elektrodenbahnen (11; 12) ausgestaltet sind, die auf der Innenfläche mindestens einer der beiden Gefäßplatten (1) angeordnet sind und wobei das Abstandselement (8) oder gegebenenfalls zumin dest ein Teil der Abstandselemente auf den Elektrodenbahnen (11; 12) angeordnet sind.

9. Gasentladungslampe nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die zweite Komponente (9) des Abstandselements (8) oder gegebenenfalls zumindest bei einem Teil der Abstandselemente jeweils die zweite Komponente mit den Elektroden (11; 12) einer Polarität elektrisch lei tend verbunden ist.

10. Gasentladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der gegenseitige Abstand der elektrisch leitfähigen Komponenten (9) zweier Abstandselemente (8) unterschiedlicher Polarität kleiner ist als der gegenseitige Abstand der korrespondierenden Elektroden (11, 12).