-
Die
Erfindung betrifft ein System, insbesondere ein Beleuchtungssystem,
ein sogenanntes Backlightsystem, insbesondere zur Hintergrundbeleuchtung
von Displays oder Bildschirmen oder dergleichen.
-
Ein
Backlightsystem für
(Flach-)Displays oder Bildschirme besteht im Wesentlichen aus einer
oder mehreren lichterzeugenden und -emittierenden Einheiten sowie
einem Reflektor.
-
Als
lichterzeugende und -emittierende Einheiten für Hintergrundbeleuchtungen
oder sog. Backlights dienen üblicherweise
Gasentladungslampen, insbesondere Fluoreszenzlampen oder Leuchtstoffröhren. Häufig handelt
es sich auch um Quecksilber-Gasentladungsröhren. Bei derartigen Lichtquellen,
insbesondere einer Quecksilberentladung, entsteht UV-Strahlung,
insbesondere von einer Wellenlänge
von 254nm die von einer Fluoreszenzschicht in sichtbares Licht umgewandelt
wird.
-
Im
Stand der Technik wird die Fluoreszenzschicht auf der Innenseite
des Hüllglases,
d. h. im Lampeninneren aufgebracht. Dies hat als einen Nachteil,
dass z.B. bei großformatigen
Displays, bei denen über
20 Lampen eingesetzt werden, die Fluoreszenzschicht auf der Innenseite
jedes Lampenrohres aufgebracht und eingebrannt werden muss. Weiterhin
unterliegt die Fluoreszenzschicht einer „Alterung", so dass nach einer gewissen Zeit,
wenn die Leuchtdichte des Displays abnimmt, die einzelnen Lampen
bzw. sogar die komplette Backlight-Einheit ausgetauscht werden muss.
Ein weiterer Nachteil ist, dass bei Quecksilberdampflampen, insbesondere
bei Hg-Niederdruckentladungslampen das in der Lampe enthaltene Quecksilber
mit der Fluoreszenzschicht reagiert wodurch die Fluoreszenzschicht
degradiert und damit das Leuchtverhalten der Lampe verändert wird.
-
Es
ist demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des
Standes der Technik zu vermeiden. Insbesondere soll ein Backlightsystem
bereitgestellt werden, welches eine vereinfachte Herstellung sowie
eine günstigere
Reparatur ermöglicht,
für den
Fall einer Abnahme der Leuchtdichte mit der Zeit.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein System, insbesondere ein Backlightsystem insbesondere zur Hintergrundbeleuchtung
von Displays oder Bildschirmen, umfassend mindestens ein Leuchtmittel
mit Hüllenglas
wobei eine Fluoreszenzschicht vorgesehen ist, die nicht auf die
Innenseite oder Teil der Innenseite eines Hüllmaterials, insbesondere eines
Hüllglases
des Leuchtmittels aufgebracht ist. In einer ersten möglichen
Ausgestaltung ist das Fluoreszenzmaterial beispielsweise auf die
Außenseite
des Hüllmaterials aufgebracht.
In einer zweiten Ausgestaltung umfasst das Backlightsystem neben
dem Leuchtmittel des Weiteren ein transparentes Element, auf das
Strahlung des (der) Leuchtmittel(s) auftrifft, wobei zumindest eine
Fläche
des Elements zumindest teilflächig
mit einer Fluoreszenzschicht versehen ist. Besonders bevorzugt wird das
transparente Element auf einer Fläche, auf die die Strahlung
des (der) Leuchtmittel(s) auftrifft, zumindest teilflächig mit
einer Fluoreszenzschicht versehen. Dies kann beispielsweise diejenige
Fläche
sein, die dem (den) Leuchtmittel(n) am nächsten liegt(en), d.h. die
Unterseite des transparenten Elements. Es sind jedoch auch andere
Geometrien möglich.
-
Das
transparente Element ist im Rahmen der Erfindung nicht besonders
beschränkt.
Dieses weist vorzugsweise auf derjenigen Fläche, auf die Strahlung des
Leuchtmittels fällt,
ein oder mehrere Lagen auf, die ausgewählt sein können aus Glas und/oder Polymermaterial.
Somit kann das Element beispielsweise ein oder mehrere übereinander
liegende Glaslagen und/oder Polymerlagen aufweisen. Unter einer „Lage" soll eine flexible
oder nicht flexible Schicht, Folie oder Platte definierter Dicke
und Länge
verstanden werden, beispielsweise eine Glasplatte oder Kunststofffolie.
Die Anzahl und Größe der verschiedenen
Lagen ergibt sich aus dem gewählten
Backlightsystem und dessen Verwendungszweck.
-
Die
Form des transparenten Elements ist erfindungsgemäß ebenfalls
nicht besonders beschränkt,
es kann je nach Verwendung des Backlightsystems jede mögliche Form
in Frage kommen, wie beispielsweise flach, gebogen, gewellt, zu
den Kanten abgebogen oder beliebig geformt, wobei symmetrische als
auch asymmetrische Formen möglich
sind. Das transparente Element kann beispielsweise auch ein Anzeigeelement
oder einen Teil hiervon darstellen, dessen Unterseite mit einer
Fluoreszenzschicht versehen ist.
-
Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist das transparente Element an seiner Unterseite,
d.h. auf der zu den Leuchtmitteln gerichteten Fläche, mindestens eine Lage aus
Flachglas auf, insbesondere ausgewählt aus alkalifreiem Flachglas;
beispielhaft seien die geeigneten Gläser der Fa. Schott AG genannt.
-
Unter „transparent" soll erfindungsgemäß eine Transmission
von vorzugsweise > 80%,
insbesondere > 85%,
bevorzugt > 90%, noch
bevorzugter > 95%,
ganz besonders bevorzugt > 99%
verstanden werden.
-
Erfindungsgemäß wird auf
mindestens eine Fläche
des transparenten Elements eine zumindest teilflächige Fluoreszenzschicht aufgetragen.
Die Fluoreszenzschicht ist erfindungsgemäß nicht besonders beschränkt. Die
verwendeten Fluoreszenzschichten sind dem Fachmann bekannt. Es kann
jedes bekannte fluoreszierende Material zum Einsatz kommen. Beispielhaft
seien genannt:
-
Table
II: Phosphor blends used in CCFL
-
Die
Fluoreszenzschicht kann teil- oder vollflächig ausgebildet sein. Besonders
bevorzugt ist die Fluoreszenzschicht vollflächig aufgetragen.
-
Die
Herstellung der Fluoreszenzschicht auf dem transparenten Element
kann in jeder dem Fachmann bekannten Art und Weise erfolgen. So
kann die Aufbringung der Fluoreszenzschicht beispielsweise durch
ein bekanntes Beschichtungsverfahren durchgeführt werden, wie Aufsprühen einer
Lösung
eines Fluoreszenzfarbstoffs, Rotationsbeschichten, Rakelbeschichten,
Walzenbeschichten, Eintauchen, oder durch Aufbringen einer fluoreszierenden
Folie, oder durch Siebdrucken,
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist zwischen der Fläche des transparenten Elements
und der Fluoreszenzschicht eine Polarisationsfolie oder -platte
angeordnet. Hierbei handelt es sich um einen flächigen Polarisator, welcher
dazu dient, dass über
die gesamte Fläche
hinweg nahezu vollständig linear
polarisiertes Licht austritt. Derartige Polarisationsfolien oder
-platten können
beispielsweise aus dichroitischen Kristallen, wie Herapathit oder
Turmalin aufgebaut sein oder können
zum Beispiel aus dichroitischen, gedehnten Polyvinylalkohol-Folien
bestehen, in die Farbstoffe eingelagert sind.
-
Insbesondere
bevorzugt ist zwischen Polarisationsfolie oder -platte und Fluoreszenzschicht
eine weitere Lage, ausgewählt
aus Glas, bevorzugt aus Dünnstglas,
vorgesehen. Hierbei handelt es sich um Glasplatten sehr kleiner
Dicken, beispielsweise Bruchteilen von mm bis in den μm-Bereich,
zum Beispiel von 80 μm
bis 0,7 mm Dicke. Das zusätzliche
Einbringen eines Dünnstglases,
zum Beispiel ein Dünnstglas
der Fa. Schott DESAG, kann als Schutz vor Wechselwirkungen der Polarisationsfolie
oder -platte mit der Fluoreszenzschicht dienen.
-
Das
transparente Element kann derart geformt und dimensioniert sein,
dass es als Abdeckung und/oder Schutz für das/die Leuchtmittel fungiert.
-
Als
das erfindungsgemäß eingesetzte
Leuchtmittel in Form eines so genannten Backlights kann jedes dem
Fachmann für
diesen Zweck bekannte Leuchtmittel eingesetzt werden, wie zum Beispiel
Entladungslampen, insbesondere ausgewählt aus Gasentladungslampen,
Leuchtstofflampen, Fluoreszenzlampen, Niederdrucklampen, insbesondere
Entladungslampen mit hoher UV-Transmission, bevorzugt in miniaturisierter Form,
ganz besonders bevorzugt miniaturisierte Niederdruck-Entladungslampen.
Wahlweise können
die Leuchtmittel externe oder interne Elektroden besitzen, dies
hängt von
der gewählten
Anordnung ab.
-
Eine
derartige Backlight-Lampe kann beispielsweise aus einem gezogenen
Rohrglas hergestellt werden. Das Leuchtmittel kann sich aufgliedern
in einen Mittelteil, der bevorzugt weitgehend transparent ist, und in
Form eines Hüllenglas
vorliegt, sowie zwei Enden, die mit entsprechenden Anschlüssen, durch
Einbringen von Metall oder Metalllegierungsdrähten, versehen sein können. Es
besteht die Möglichkeit,
das Metall bzw. die Metalldrähte
in einem Temperschritt mit dem Hüllenglas
zu verschmelzen. Das Metall bzw. die Metalllegierungsdrähte sind
Elektrodendurchführungen
und/oder Elektroden. Bevorzugt sind diese Elektrodendurchführungen
Wolfram- oder Molybdän-Metalle
oder Kovar-Legierungen.
Die thermische Längenausdehnung
(CTE) des Hüllenglases
stimmt bevorzugt weitgehend mit der Längenausdehnung (CTE) der Elektrodendurchführungen überein,
so dass im Bereich der Durchführungen
keine Spannungen bzw. nur definiert und gezielt eingesetzte Spannungen
auftreten.
-
Insbesondere
bevorzugte Backlight-Lampen sind EEFLs (external electrode fluorescent
lamp). Derartige EEFLs sind Leuchtvorrichtungen ohne Elektrodendurchführung, da
bei einem elektrodenlosen EEFL-Backlight die Einkoppelung mit Hilfe
elektrischer Felder erfolgt. Eine erfindungsgemäße Backlightanordnung nach
dieser Variante ist beispielsweise eine elektrodenlose Gasentladungslampe,
d. h. es gibt keine Durchführungen,
sondern lediglich äußere bzw.
außenliegende
Elektroden.
-
Prinzipiell
ist jedoch auch eine innenliegende Kontaktierung möglich. In
diesem Fall kann eine Zündung
des Plasmas über
innenliegende Elektroden erfolgen.
-
Diese
Art der Zündung
ist eine alternative Technologie. Solche Systeme werden als CCFL-Systeme (cold-cathode
fluorescent lamp) bezeichnet.
-
Der
Aufbau und die Anordnung der Leuchtmittel sind erfindungsgemäß nicht
besonders beschränkt, wobei
erfindungsgemäß bevorzugt
miniaturisierte Backlightlampenanordnungen zum Einsatz kommen.
-
Das
erfindungsgemäße Backlightsystem
weist üblicherweise
einen Reflektor nahezu beliebiger Form auf, der beispielsweise eine
flache oder gewölbte,
auch mehrfach gebogene reflektierende Grund- bzw. Trägerplatte
oder -folie sein kann. Oberhalb des Reflektors sind ein oder mehrere
Leuchtmittel angeordnet. Bevorzugt werden ein oder mehrere einzelne,
insbesondere miniaturisierte, Leuchtmittel verwendet, die beispielsweise
parallel zueinander angeordnet sein können. Zweckmäßigerweise
kann der Reflektor mehrere Vertiefungen aufweisen, in denen sich
das oder die Leuchtmittel befinden. Vorzugsweise enthält eine
Vertiefung jeweils ein Leuchtmittel.
-
Das
Glas des Leuchtmittels ist im Rahmen der Erfindung nicht besonders
beschränkt.
Besonders bevorzugt werden für
die Hüllengläser der
Leuchtmittel des Backlightsystems Gläser auf Basis von Borosilikatgläsern verwendet.
Borosilikatgläser
umfassen als Hauptkomponenten SiO
2 sowie
B
2O
3 und als weitere
Komponenten Alkali- und/oder Erdalkalioxid, wie z.B. Li
2O,
Na
2O, K
2O, CaO,
MgO, SrO und BaO. Für
Einzelheiten wird auf die
DE 20 2005 004 487 U1 verwiesen, deren gesamter
Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme in die vorliegende Beschreibung
aufgenommen sein soll.
-
Vorzugsweise
weist das Hüllenglas
beispielsweise eine Transmission > 20%
bevorzugt > 50% ganz besonders
bevorzugt > 70% im
Bereich einer Wellenlänge
von ungefähr
254nm auf.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird für das Hüllenglas des Leuchtmittels
eine Glaszusammensetzung verwendet, welche keine UV-blockierende
Wirkung aufweist, d.h. UV-blockende Ionen bzw. deren Oxide können in
den Glaszusammensetzungen gänzlich
entfallen oder auf einen minimal möglichen Gehalt eingestellt
werden. Dies sind beispielsweise CeO2, Fe2O3, TiO2
-
Dies
wird dadurch erreicht, dass der Gehalt an UV-blockenden Ionen bzw.
deren Oxiden in den verwendeten Hüllengläsern wie folgt ist:
TiO2 < 0,1
Gew.-%;
Fe2O3 < 0,02 Gew.-%, bevorzugt < 0,01 Gew.-%, besonders
bevorzugt < 0,005
Gew.-%, insbesondere < 0,001 Gew.-%;
CeO2 < 0,1
Gew.-%, bevorzugt < 0,05
Gew.-%.
-
Ganz
besonders bevorzugt besitzen die Hüllengläser des bzw. der Leuchtmittel
nur eine Emission im UV-Bereich bis 380 nm und sind undurchlässig für Strahlung
im sichtbaren Bereich von 380-800 nm. Hierzu können Glaszusammensetzungen
ausgewählt
werden, die die Transmission im sichtbaren Bereich unterdrücken. Um
eine Absorption im sichtbaren Wellenlängenbereich zu erzielen, enthält das Glas
daher bevorzugt Co2+ und/oder Ni2 +. Beispielsweise
sind solche Glaszusammensetzungen bevorzugt, die CoO in einem Bereich von
0,2-10 Gew.-% bevorzugt 0,2-5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-3
Gew.-%, und/oder NiO in einem Bereich von 0,2-15 Gew.-%, bevorzugt
0,2-10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-5 Gew.-% enthalten.
-
Die
Zusammensetzungen der erfindungsgemäßen Hüllengläser liegen vorzugsweise im
Bereich:
SiO2 | 55-85 | Gew.-% |
B2O3 | > 0-35 | Gew.-% |
Al2O3 | 0-10 | Gew.-% |
Li2O | 0-10 | Gew.-% |
Na2O | 0-20 | Gew.-% |
K2O | 0-20 | Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0-25 | Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0-8 | Gew.-% |
CaO | 0-20 | Gew.-% |
SrO | 0-5 | Gew.-% |
BaO | 0-45 | Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0-5 | Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO | 0-45 | Gew.-%, |
insbesondere | 0-20 | Gew.-%
beträgt,
und |
ZrO2 | 0-3 | Gew.-% |
WO3 | 0-3 | Gew.-% |
Bi2O3 | 0-3 | Gew.-% |
MoO3 | 0-3 | Gew.-%, |
wobei
TiO
2 < 0,1 Gew.-% und
Fe
2O
3 < 0,02 Gew.-%, bevorzugt < 0,01 Gew.-%, besonders
bevorzugt < 0,005
Gew.-%, insbesondere < 0,001 Gew.-%
ist,
und optional für
eine hohe Blockung im sichtbaren Wellenlängenbereich enthält das Hüllglas der
EEFL-Lampe
CoO 0,2-10 Gew.-%, bevorzugt 0,2-5 Gew.-%, besonders
bevorzugt 0,2-3 Gew.-%, und/oder
NiO 0,2-15 Gew.-%, bevorzugt
0,2-10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-5 Gew.-% beträgt.
-
Besonders
bevorzugt weisen die Leuchtmittel der Erfindung Hüllengläser der
folgenden Zusammensetzung auf:
SiO2 | 55-79 | Gew.-% |
B2O3 | 3-25 | Gew.-% |
Al2O3 | 0-10 | Gew.-% |
Li2O | 0-10 | Gew.-% |
Na2O | 0-10 | Gew.-% |
K2O | 0-10 | Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0,5-16 | Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0-2 | Gew.-% |
CaO | 0-3 | Gew.-% |
SrO | 0-3 | Gew.-% |
BaO | 0-30 | Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0-3 | Gew.-%, |
ZnO | 0-30 | Gew.-%,
insbesondere |
ZnO | 0-3 | Gew.-%, |
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO + ZnO | 0-30 | Gew.-%, |
insbesondere | 0-10 | Gew.-%
beträgt,
und |
ZrO2 | 0-3 | Gew.-% |
WO3 | 0-3 | Gew.-% |
Bi2O3 | 0-3 | Gew.-% |
MoO3 | 0-3 | Gew.-%, |
wobei die
Schmelze unter oxidativen Bedingungen erzeugt wird, |
wobei
TiO
2 < 0,1 Gew.-% und
Fe
2O
3 < 0,02 Gew.-%, bevorzugt < 0,01 Gew.-%, besonders
bevorzugt < 0,005
Gew.-%, insbesondere < 0,001 Gew.-%
ist,
und optional für
eine hohe Blockung sichtbaren Lichtes mit Wellenlängen ≥ 380 mm
CoO
0,2-10 Gew.-%, bevorzugt 0,2-5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-3
Gew.-%, und/oder
NiO 0,2-15 Gew.-%, bevorzugt 0,2-10 Gew.-%,
besonders bevorzugt 0,2-5 Gew.-% beträgt. Bevorzugt enthält diese
Glaszusammensetzung 0,01-1 Gew.-% As
2O
3.
-
Auch
für Leuchtmittel
mit außenliegenden
Elektroden, bei denen keine Einschmelzung des Glases mit Elektrodendurchführungen
erfolgt, d.h. EEFLs, können
die zuvor genannten Glaszusammensetzungen ebenfalls eingesetzt werden.
Derartige Gläser
sind z. B. auch die nachfolgenden Zusammensetzungen:
SiO2 | 60-75 | Gew.-% |
B2O3 | > 25-35 | Gew.-% |
Al2O3 | 0-10 | Gew.-% |
Li2O | 0-10 | Gew.-% |
Na2O | 0-20 | Gew.-% |
K2O | 0-20 | Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0-25 | Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0-8 | Gew.-% |
CaO | 0-20 | Gew.-% |
SrO | 0-5 | Gew.-% |
BaO | 0-45 | Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0-5 | Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO | 0-45 | Gew.-%, |
insbesondere | 0-20 | Gew.-%,
beträgt
und |
ZnO | 0-30 | Gew.-%,
insbesondere |
ZnO | 0-3 | Gew.-%,
und |
ZrO2 | 0-5 | Gew.-% |
MnO2 | 0-1 | Gew.-% |
Nd2O3 | 0-1 | Gew.-% |
WO3 | 0-2 | Gew.-% |
Bi2O3 | 0-5 | Gew.-% |
MoO3 | 0-5 | Gew.-% |
As2O3 | 0-1 | Gew.-% |
Sb2O3 | 0-1 | Gew.-% |
SO4 2– | 0-2 | Gew.-% |
Cl– | 0-2 | Gew.-% |
F– | 0-2 | Gew.-%,
wobei die |
Σ PbO + As2O3 + Sb2O3 0-10 Gew.-% beträgt, und wobei
Σ PdO + PtO3 + PtO2 + PtO +
RhO2 + Rh2O3 + IrO2 + Ir2O3
0-0,1 Gew.-%
beträgt, |
wobei
TiO
2 < 0,1 Gew.-% und
Fe
2O
3 < 0,02 Gew.-%, bevorzugt < 0,01 Gew.-%, besonders
bevorzugt < 0,005
Gew.-%, insbesondere < 0,001 Gew.-%
ist,
und optional für
eine hohe Blockung im sichtbaren Wellenlängenbereich ≥ 380 nm
CoO
0,2-10 Gew.-%, bevorzugt 0,2-5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-3
Gew.-%, und/oder
NiO 0,2-15 Gew.-%, bevorzugt 0,2-10 Gew.-%,
besonders bevorzugt 0,2-5 Gew.-% beträgt.
-
Wie
zuvor beschrieben wird durch den niedrigen Gehalt an UV-blockenden
Ionen, wie beispielsweise Titan oder auch Eisen erreicht, dass die
Gläser
in UV-Bereich sehr transparent sind.
-
Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind die Gläser
insbesondere für Gasentladungslampen
mit außenliegenden
Elektroden ausgelegt. Um eine möglichst
geringe Verlustleistung P
loss und damit
einen hohen Wirkungsgrad der Gasentladungslampen mit außenliegenden
Elektroden zu erzielen, wurde festgestellt, dass es besonders vorteilhaft
ist, wenn der Quotient aus dem Verlustwinkel tanδ und der Dielekrizitätszahl ε' möglichst
niedrig ist. Für
eine einfache Geometrie mit planaren Elektroden an den Stirnflächen eines
geschlossenen Glasrohres kann die Verlustleistung näherungsweise
beschrieben werden durch:
wobei
- ω:
- Kreisfrequenz
- tanδ
- Verlustwinkel
- ε'
- Dielektrizitätszahl
- d:
- Dicke des Kondensators
(Hier Dicke des Glases)
- A:
- Elektrodenfläche
- I:
- Stromstärke
-
Für eine Verwendung
für EEFL
sollte daher der Quotient
bevorzugt < 4 × 10
–4,
besonders bevorzugt < 3 × 10
–4,
ganz besonders bevorzugt < 2,5 × 10
–4,
insbesondere < 1,5 × 10
–4 und
noch bevorzugter < 1 × 10
–4 sein.
-
Es
wird demnach durch Einstellung des Quotienten tan δ/ε' im Bereich unter
5 × 10–4 gezielt
Einfluss auf die Glaseigenschaften genommen, wodurch die erwünschte Gesamtverlustleistung
minimiert werden kann. Um den Quotienten aus tanδ und ε' erfindungsgemäß möglichst klein einzustellen,
enthält
die Glaszusammensetzung beispielsweise hoch polarisierbare Elemente
in oxidischer Form, eingebaut in die Glasmatrix. Derartige hochpolarisierbare
Elemente in oxidischer Form können
ausgewählt
sein aus der Gruppe, bestehend aus den Oxiden von Ba, Cs, Hf, Ta,
W, Re, Os, Ir, Pt, Pb, Bi, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er,
Tm, Yb und/oder Lu.
-
Für eine EEFL-Entladungslampe
besitzt das Glas daher bevorzugt folgende Zusammensetzung:
SiO2 | 55-85 | Gew.-% |
B2O3 | > 0-35 | Gew.-% |
Al2O3 | 0-25 | Gew.-%, |
bevorzugt | 0-20 | Gew.-%, |
Li2O | < 1,0 | Gew.-% |
Na2O | < 3,0 | Gew.-% |
K2O | < 5,0 | Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | < 5,0 | Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0-8 | Gew.-% |
CaO | 0-20 | Gew.-% |
SrO | 0-20 | Gew.-% |
BaO | 0-80 | Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0-60 | Gew.-%,
wobei die |
bevorzugt | > 0,5-10 | Gew.-%
beträgt, |
ZrO2 | 0-3 | Gew.-% |
WO3 | 0-3 | Gew.-% |
Bi2O3 | 0-80 | Gew.-% |
MoO3 | 0-3 | Gew.-%. |
ZnO | 0-15 | Gew.-%, |
bevorzugt | 0-5 | Gew.-%, |
PbO | 0-70 | Gew.-%,
wobei |
die Σ Al2O3 + B2O3 + BaO + PbO + Bi2O3 15-80 Gew.-% ist,
wobei Hf, Ta, W,
Re, Os, Ir, Pt, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und/oder
Lu in oxidischer Form in Gehalten von 0-80 Gew.-% vorliegen,
sowie
Läutermittel
in üblichen
Konzentrationen, |
wobei für
eine hohe Transmission im UV-Bereich
TiO
2 < 0,1 Gew.-% und
Fe
2O
3 < 0,02 Gew.-%, bevorzugt < 0,01 Gew.-%, besonders
bevorzugt < 0,005
Gew.-%, insbesondere < 0,001 Gew.-%
ist,
und optional für
eine hohe Blockung im sichtbaren Wellenlängenbereich ≥ 380 nm CoO
0,2-10 Gew.-%, bevorzugt 0,2-5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-3
Gew.-%, und/oder
NiO 0,2-15 Gew.-%, bevorzugt 0,2-10 Gew.-%,
besonders bevorzugt 0,2-5 Gew.-% beträgt. Bevorzugt ist das Glas
bis auf unvermeidbare Verunreinigungen frei von Alkalien.
-
Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
für die
Verwendung als Hüllengläser in EEFL-Lampen ist
auch:
SiO2 | 0-85 | Gew.-% |
B2O3 | > 0-35 | Gew.-% |
Al2O3 | 0-20 | Gew.-% |
Li2O | < 0,5 | Gew.-% |
Na2O | < 0,5 | Gew.-% |
K2O | < 0,5 | Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | < 1,0 | Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0-8 | Gew.-% |
CaO | 0-20 | Gew.-% |
SrO | 0-20 | Gew.-% |
BaO | 15-60 | Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 20-35 | Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO | 15-70 | Gew.-%, |
insbesondere | 20-40 | Gew.-%
beträgt,
und |
ZrO2 | 0-3 | Gew.-% |
WO3 | 0-3 | Gew.-% |
Bi2O3 | 0-80 | Gew.-% |
MoO3 | 0-3 | Gew.-%. |
ZnO | 0-10 | Gew.-%, |
bevorzugt | 0-5 | Gew.-%, |
PbO | 0-70 | Gew.-%,
wobei |
die Σ Al2O3 + B2O3 + BaO + Cs2O +
PbO + Bi2O3 15-80
Gew.-% beträgt,
sowie
Läutermittel
in üblichen
Konzentrationen, |
wobei für
eine hohe Transmission im UV-Bereich
TiO
2 < 0,1 Gew.-% und
Fe
2O
3 < 0,02 Gew.-%, bevorzugt < 0,01 Gew.-%, besonders
bevorzugt < 0,005
Gew.-%, insbesondere < 0,001 Gew.-%
ist,
und optional für
eine hohe Blockung im sichtbaren Wellenlängenbereich ≥ 380 nm:
CoO
0,2-10 Gew.-%, bevorzugt 0,2-5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-3
Gew.-%, und/oder
NiO 0,2-15 Gew.-%, bevorzugt 0,2-10 Gew.-%,
besonders bevorzugt 0,2-5 Gew.-% beträgt. Bevorzugt ist das Glas
ebenfalls bis auf unvermeidbare Verunreinigungen frei von Alkalien.
-
Bevorzugt
weisen Gläser
wie zuvor beschrieben, d. h. mit einem sehr breiten SiO2-Bereich
von 0 bis 85 Gew.-% einen SiO2-Anteil im
Bereich 55-85 auf. Der B2O3-Anteil
ist dann entsprechend angepasst. Es versteht sich, dass die Komponenten
der jeweiligen Glaszusammensetzung sich auf 100 Gew.-% ergänzen.
-
Weitere
bevorzugte Glaszusammensetzungen für die Verwendung in EEFL-Lampen umfassen:
SiO2 | 35-65 | Gew.-% |
B2O3 | 0-15 | Gew.-% |
Al2O3 | 0-20 | Gew.-%, |
bevorzugt | 5-15 | Gew.-%, |
Li2O | 0-0,5 | Gew.-% |
Na2O | 0-0,5 | Gew.-% |
K2O | 0-0,5 | Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0-1 | Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0-6 | Gew.-% |
CaO | 0-15 | Gew.-% |
SrO | 0-8 | Gew.-% |
BaO | 1-20 | Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 1-10 | Gew.-%, |
ZrO2 | 0-1 | Gew.-% |
WO3 | 0-2 | Gew.-% |
Bi2O3 | 0-20 | Gew.-% |
MoO3 | 0-5 | Gew.-%. |
ZnO | 0-5 | Gew.-%, |
bevorzugt | 0-3 | Gew.-%, |
PbO | 0-70 | Gew.-%,
wobei |
|
die Σ Al2O3 + B2O3 + BaO + PbO + Bi2O3 8-65 Gew.-% beträgt,
wobei Hf, Ta, W, Re,
Os, Ir, Pt, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und/oder
Lu in oxidischer Form in Gehalten von 0-80 Gew.-% vorliegen,
sowie
Läutermittel
in üblichen
Konzentrationen, |
wobei für
eine hohe Transmission im UV-Bereich
TiO
2 < 0,1 Gew.-% und
Fe
2O
3 < 0,02 Gew.-%, bevorzugt < 0,01 Gew.-%, besonders
bevorzugt < 0,005
Gew.-%, insbesondere < 0,001 Gew.-%
ist,
und optional für
eine hohe Blockung im sichtbaren Wellenlängenbereich ≥ 380 nm
CoO
0,2-10 Gew.-%, bevorzugt 0,2-5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-3
Gew.-%, und/oder
NiO 0,2-15 Gew.-%, bevorzugt 0,2-10 Gew.-%,
besonders bevorzugt 0,2-5 Gew.-% beträgt.
-
Noch
weitere Gläser,
die – wie
die vorgenannten Glaszusammensetzungen aufgrund der Gegenwart mindestens
eines hochpolarisierbaren Oxids in einer relativ hohen Menge – ebenfalls
einen Quotienten von tanδ/ε' < 5 × 10
–4 haben
und insbesondere für
die Verwendung in EEFL-Lampen vorteilhaft sind, weisen die nachfolgenden
Zusammensetzungen auf:
SiO2 | 50-65 | Gew.-% |
B2O3 | 0-15 | Gew.-% |
Al2O3 | 1-17 | Gew.-%, |
Li2O | 0-0,5 | Gew.-% |
Na2O | 0-0,5 | Gew.-% |
K2O | 0-0,5 | Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0-1 | Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0-5 | Gew.-% |
CaO | 0-15 | Gew.-% |
SrO | 0-5 | Gew.-% |
BaO | 20-60 | Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 20-40 | Gew.-%, |
ZrO2 | 0-1 | Gew.-% |
WO3 | 0-2 | Gew.-% |
Bi2O3 | 0-40 | Gew.-% |
MoO3 | 0-5 | Gew.-%. |
ZnO | 0-3 | Gew.-%, |
PbO | 0-30 | Gew.-%,
insbesondere |
PbO | 10-20 | Gew.-%,
wobei |
|
die Σ Al2O3 + B2O3 + BaO + PbO + Bi2O3 10-80 Gew.-% beträgt,
wobei Hf, Ta, W, Re,
Os, Ir, Pt, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und/oder
Lu in oxidischer Form in Gehalten von 0-80 Gew.-% vorliegen,
sowie
Läutermittel
in üblichen
Konzentrationen, |
wobei für
eine hohe UV-Transmission
TiO
2 < 0,1 Gew.-% und
Fe
2O
3 < 0,02 Gew.-%, bevorzugt < 0,01 Gew.-%, besonders
bevorzugt < 0,005
Gew.-%, insbesondere < 0,001 Gew.-%
ist,
und optional
CoO 0,2-10 Gew.-%, bevorzugt 0,2-5 Gew.-%,
besonders bevorzugt 0,2-3 Gew.-%, und/oder
NiO 0,2-15 Gew.-%,
bevorzugt 0,2-10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-5 Gew.-% beträgt.
-
Ferner
sind unabhängig
vom verwendeten Leuchtmittel auch die folgenden Glaszusammensetzungen bevorzugt:
SiO2 | 63-72 | Gew.-% |
B2O3 | 15-22 | Gew.-% |
Al2O3 | 0-3 | Gew.-% |
Li2O | 0-5 | Gew.-% |
Na2O | 0-5 | Gew.-% |
K2O | 0-5 | Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0,5-8 | Gew.-%
beträgt,
und |
MgO | 0-3 | Gew.-% |
CaO | 0-5 | Gew.-% |
SrO | 0-3 | Gew.-% |
BaO | 0-30 | Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0-3 | Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO | 0-30 | Gew.-%, |
insbesondere | 0-5 | Gew.-%
beträgt,
und |
ZnO | 0-30 | Gew.-%,
insbesondere |
ZnO | 0-3 | Gew.-%, |
ZrO2 | 0-5 | Gew.-% |
MnO2 | 0-1,0 | Gew.-% |
Nd2O3 | 0-1,0 | Gew.-% |
WO3 | 0-2 | Gew.-% |
Bi2O3 | 0-5 | Gew.-% |
MoO3 | 0-5 | Gew.-% |
As2O3 | 0-1 | Gew.-% |
Sb2O3 | 0-1 | Gew.-% |
SO4 | 0-2 | Gew.-% |
Cl– | 0-2 | Gew.-% |
F– | 0-2 | Gew.-%,
wobei |
Σ PbO + As2O3 + Sb2O3 + Cl | 0,005-10 | Gew.-%
beträgt, |
wobei für
eine hohe UV-Transmission
TiO
2 < 0,1 Gew.-% und
Fe
2O
3 < 0,02 Gew.-%, bevorzugt < 0,01 Gew.-%, besonders
bevorzugt < 0,005
Gew.-%, insbesondere < 0,001 Gew.-%
ist,
und optional
CoO 0,2-10 Gew.-%, bevorzugt 0,2-5 Gew.-%,
besonders bevorzugt 0,2-3 Gew.-%, und/oder
NiO 0,2-15 Gew.-%,
bevorzugt 0,2-10 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-5 Gew.-% beträgt.
-
Eine
weitere bevorzugte Zusammensetzung enthält:
SiO2 | 67-74 | Gew.-% |
B2O3 | 5-10 | Gew.-% |
Al2O3 | 3-10 | Gew.-% |
Li2O | 0-4 | Gew.-% |
Na2O | 0-10 | Gew.-% |
K2O | 0-10 | Gew.-%,
wobei die |
Σ Li2O + Na2O + K2O | 0,5-10,5 | Gew.-%
beträgt, |
MgO | 0-2 | Gew.-% |
CaO | 0-3 | Gew.-% |
SrO | 0-3 | Gew.-% |
BaO | 0-30 | Gew.-%,
insbesondere |
BaO | 0-3 | Gew.-%, |
ZnO | 0-30 | Gew.-%,
insbesondere |
ZnO | 0-3 | Gew.-%,
wobei die |
Σ MgO + CaO
+ SrO + BaO + ZnO | 0-30 | Gew.-%, |
insbesondere | 0-6 | Gew.-%
beträgt, |
ZrO2 | 0-3 | Gew.-% |
Wobei für
eine hohe UV-Transmission
TiO
2 < 0,1 Gew.-% und
Fe
2O
3 < 0,02 Gew.-%, bevorzugt < 0,01 Gew.-%, besonders
bevorzugt < 0,005
Gew.-%, insbesondere < 0,001 Gew.-%
ist,
und optional für
eine hohe Blockung im sichtbaren Wellenlängenbereich ≥ 380 nm CoO
0,2-10 Gew.-%, bevorzugt 0,2-5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2-3
Gew.-%, und/oder
NiO 0,2-15 Gew.-%, bevorzugt 0,2-10 Gew.-%,
besonders bevorzugt 0,2-5 Gew.-% beträgt.
-
Insbesondere
die oben aufgeführten
Borosilikatgläser
eignen sich zur Verwendung in Gasentladungsröhren sowie Fluoreszenzlampen,
insbesondere miniaturisierten Fluoreszenzlampen und sind ganz besonders zur
Beleuchtung, insbesondere zur Hintergrundbeleuchtung von elektronischen
Anzeigevorrichtungen, wie Displays und LCD-Bildschirmen, wie beispielsweise
bei Mobiltelefonen und Computermonitoren, geeignet und finden bei
der Herstellung von Flüssigkristallanzeigen
(LCD) sowie bei rückseitig
beleuchteten Anzeigen („non-self-emitter” oder nicht
selbst leuchtende Displays) als Lichtquelle Verwendung.
-
Für diese
Anwendung weisen derartige Lampen sehr kleine Dimensionen auf und
dementsprechend hat das Lampenglas nur eine äußerst geringe Dicke. Zum Beispiel
kann das Hüllglas
rohrförmig
sein, wobei der Durchmesser des rohrförmigen Hüllenglases bevorzugt < 1,0 cm, besonders
bevorzugt < 0,8
cm, insbesondere bevorzugt < 0,7
cm, ganz besonders bevorzugt < 0,5,
cm. Die Wandstärke
des rohrförmigen
Hüllglases
ist < 1 mm, insbesondere < 0,7 mm. In einer
alternativen Ausgestaltung kann das Hüllenglas des Leuchtmittels
ein Flachglas mit einer Dicke von < 1
cm sein. Bevorzugte Displays sowie Bildschirme sind so genannte Flachdisplays,
verwendet in Laptops, insbesondere flache Backlightanordnungen.
Die erfindungsgemäßen Backlightsysteme
sind insbesondere für
nicht selbstleuchtende Displays („Non-Self-Emitter” Displays)
wie z.B. LCD-TFTs geeignet.
-
Die
Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Figur näher beschrieben
werden. Es zeigt:
-
1 eine
bevorzugte Ausführungsform
eines Backlightsystems der vorliegenden Erfindung.
-
In 1 ist
eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Backlightsystems der
vorliegenden Erfindung.
-
Hierbei
sind einzelne miniaturisierte Entladungslampen 110, beispielsweise
EEFLs oder CCFLs, gezeigt, die in Vertiefungen 100a eines
Reflektors 100 angeordnet sind. Die Entladungslampen 110 sind
parallel zueinander angebracht und haben dieselben Dimensionen.
Dies ist jedoch nur beispielhaft. Selbstverständlich sind auch andere Anordnungen
und Dimensionierungen möglich.
Auch der Reflektor, der insbesondere UV-Licht reflektiert, kann
in einem anderen Backlightsystem eine völlig andere Geometrie aufweisen.
In der gezeigten Darstellung wird das vom Reflektor 100 reflektierte
Licht, insbesondere UV-Licht, zur Anzeigefläche 130 reflektiert.
Auf dem Reflektor 100 ist im vorliegenden Fall eine Reflektionsschicht 105 aufgebracht,
die das von der Entladungslampe 110 in Richtung des Elements 130 abgestrahlte
Licht, insbesondere UV-Licht gleichmäßig reflektiert bzw. streut
und somit für
eine homogene Ausleuchtung des Displays sorgt. Durch die Ausgestaltung
des Reflektors als ein Reflektor beispielsweise mit einer Metallschicht,
der insbesondere UV-Licht reflektiert, ist es möglich, die Leuchtkraft des
Displays deutlich zu erhöhen.
Dies ist möglich,
weil die Reflektoren als eine Art Kollektor für Licht wirken, die das nach
rückwärts abgestrahlte
Licht der Entladungslampe 110 sammeln, bündeln und
in Richtung des gleichmäßig transparenten
Elementes reflektieren bzw. streuen. Das transparente Element 130 kann
gemäß der Erfindung
beispielsweise aus einem beliebigen Polymeren, wie einem Polycarbonat
oder Methacrylat (PMMA) sein. Alternativ umfasst das Element Glas,
insbesondere auch Flachglas, bevorzugt alkalifreien Flachglas. Auf
der Fläche,
auf die die Strahlung des bzw. der Leuchtmittel auftrifft, im vorliegenden
Fall die Unterseite des transparenten Elements 130, ist
eine Fluoreszenzschicht 120 aufgebracht. Diese kann aus
einem beliebigen fluoreszierenden Material bestehen oder dieses
enthalten, wie beispielsweise einen Fluoreszenzfarbstoff. Diese
Fluoreszenzschicht des transparenten Elements 130 konvertiert das
von den Leuchtmitteln abgestrahlte UV-Licht von beispielsweise < 380 nm, insbesondere < 300 nm in sichtbares
Licht. Bevorzugt liegt das sichtbare Licht, das durch Konversion
mit Hilfe der Fluoreszenzschicht erzeugt wird, im Wellenlängenbereich
von 380 nm bis 800 nm.
-
Bevorzugt
kann zwischen der Fluoreszenzschicht 120 und den transparenten
Element 130, eine Polarisationsfolie eingebracht werden.
-
Die
Polarisationsfolie, die bevorzugt aus einem Polymer besteht kann
durch zusätzliches
Einbringen eines Dünnstglases
wie beispielsweise in der
WO00/66507 beschrieben
eingebracht werden und so verhindert werden, dass das Polymere der
Polarisationsfolie mit den Fluoreszenzfarbstoff der Fluoreszenzschicht
120 in direkten
Kontakt kommt.
-
Die
Entladungslampen sind in einer bevorzugten Ausführungsform so ausgelegt, dass
die Lampe, d. h. das Leuchtmittel im wesentlichen nur Licht einer
Wellenlänge < 380 nm, bevorzugt
UV-Strahlung im Wellenlängenbereich
200 nm-380 nm, bevorzugt
250 nm-320 nm emittiert. Im wesentlichen bedeutet, dass bevorzugt mehr
als 75 %, insbesondere mehr als 80 %, bevorzugt mehr als 85 %, insbesondere
mehr als 90 %, insbesondere bevorzugt mehr als 95 %, ganz besonders
bevorzugt mehr als 97 % der Lichtleistung der Lampe in diesem Spektralbereich,
d. h. zwischen 200 nm und 380 nm emittiert wird. Bei Niederdruck-Hg-Lampen
liegt die Hauptemission im Bereich von 254 nm, Damit die Strahlung,
die von der Lampe emittiert wird, zur außenliegenden Schicht gelangen
kann, ist das Hüllglas
der Lampe, beispielsweise das rohrförmige Hüllglas bevorzugt ein Glas,
dass im Berich 200-380 nm eine hohe Transmission aufweist und Strahlung
im sichtbaren Wellenlängenbereich,
d. h. oberhalb 380 nm, bevorzugt für Wellenlängen oberhalb 450 nm, im wesentlichem blockt,
beispielsweise durch Absorption bzw. Reflektion. Um eine hohe Absorption
im sichtbaren Wellenlängenbereich
zu erzielen enthält
das Hüllglas
bevorzugt Co2+ und/oder Ni2+.
Bei Lampen gemäß dem Stand
der Technik mit einer Innenbeschichtung der Fluoreszenzschicht verhält es sich
gerade anders. Hier ist das Hüllglas
so ausgelegt, dass es im Gegensatz zur Erfindung eine hohe Transmission
im sichtbaren Wellenlängenbereich
aufweist UV-Strahling im Wesentlichen blockiert. Glaszusammensetzungen
für die
Hüllgläser mit
hoher UV-Transmission
und Blocking im sichtbaren Wellenlängenbereich sind im einleitenden
Teil der Beschreibung angegeben.
-
Bevorzugt
weist das Hüllglas
eine Transmission kleiner 20 %, bevorzugt kleiner 10 %, ganz bevorzugt kleiner
8 %, am bevorzugtesten kleiner 5 % im Wellenlängenbereich 450 nm bis 800
nm auf. Des Weiteren ist das Hüllglas
so beschaffen, dass im Wellenlängenbereich
250 bis 380 nm eine Transmission größer 80 %, bevorzugt größer 85 %,
insbesondere größer 90 %,
am bevorzugtesten größer 95 %
vorliegt.
-
Die
Vorteile der vorliegenden Erfindung sind vielfältig:
Mit der vorliegenden
Erfindung werden Backlightsysteme bereitgestellt, bei denen eine
Fluoreszenzschicht außerhalb
des bzw. der Leuchtmittel angeordnet ist, z.B. auf deren Außenseite
oder auf der Unterseite eines zusätzlichen transparenten Elementes.
Hierdurch wird erreicht, dass die Fluoreszenzschicht nicht durch
Materialien im Inneren des Leuchtmittels degradiert und insoweit
eine Verschiebung des spektralen Bereichs der emittierenden Fluoreszenzstrahlung
bei längerem
Betrieb des Systems sich nicht einstellt.
-
Ein
weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass durch das Ausbringen der
Fluoreszenz nicht auf der Innenseite des Leuchtmittels, sondern
außerhalb
des Leuchtmittels, das heißt
entweder auf der Außenseite,
des das Leuchtmittel umgebenden Glases oder aber auf einem außen liegenden
transparenten Element eine Fluoreszenzschicht aufgebracht ist, Hierdurch
kann eine aufwendige Innenbeschichtung vermieden werden.
-
Insbesondere
bei der Ausgestaltung der Erfindung, bei der ein flachen Substratglases
mit einer Fluoreszenzschicht beschichtet wird, ist besonders vorteilhaft,
da flache Substratglas mit der Fluoreszenzschicht, beispielsweise
einer Polymerschicht enthaltend Fluoreszenzfarbstoff beschichtet
werden kann. Als Beschichtungsverfahren kommen beispielsweise Tauchverfahren
in Frage.