DE102007007548A1

DE102007007548A1 - Beleuchtungselement und Beleuchtungsvorrichtung mit dem Beleuchtungselement

Info

Publication number: DE102007007548A1
Application number: DE102007007548A
Authority: DE
Inventors: Martin Beck; Armin Dr. Konrad; Franz Stoll
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-07-17
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2008-01-24
Also published as: WO2008009584A3; WO2008009584A2

Abstract

Ein Beleuchtungselement gemäß einer Ausführungsform eines Gegenstands der Erfindung kann insbesondere einen Hohlkörper mit einem abgeschlossenen Volumen mit einem Leuchtgas aufweisen. Weiterhin kann das Beleuchtungselement eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode umfassen, die im abgeschlossenen Volumen angeordnet sind, wobei ein erstes Trennelement und ein zweites Trennelement zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet sind.

Description

Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Beleuchtungselement mit einem Leuchtgas nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Beleuchtungselement mit einem Leuchtgas nach dem Oberbegriff des Anspruchs 24. Weitere Ausführungsformen der Erfindung betreffen eine Beleuchtungsvorrichtung mit zumindest einem Beleuchtungselement gemäß dem Anspruch 26 und einen Bildschirm gemäß dem Anspruch 35.
Die Druckschrift WO 2006/000948 A2 beschreibt eine Bildschirmhinterleuchtung mit einer Kühleinrichtung mit Heißkathoden-Fluoreszenzlampen. Leuchtstoffröhren wie z. B. diese genannten Heißkathoden-Fluoreszenzlampen können inhomogenes Leuchten aufweisen.
Zumindest eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Beleuchtungselement mit einem Hohlkörper gefüllt mit einem Leuchtgas anzugeben, dass eine verbesserte Leuchtintensität im Hohlkörper aufweist. Weiterhin ist es eine weitere Aufgabe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung mit zumindest einem solchen Beleuchtungselement anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Beleuchtungselements sowie der Beleuchtungsvorrichtung gehen aus den weiteren Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen hervor.
Ein Beleuchtungselement gemäß einer Ausführungsform eines Gegenstands der Erfindung kann insbesondere umfassen:

– einen Hohlkörper mit einem abgeschlossenen Volumen, das ein Leuchtgas aufweist,
– eine erste Elektrode und
– eine zweite Elektrode angeordnet in dem angeschlossenen Volumen, und
– ein erstes Trennelement und ein zweites Trennelement angeordnet zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektro de.

Durch die Trennelemente kann es dabei vorteilhafterweise möglich sein, dass eine bei einem Betrachter wahrgenommene inhomogene Leuchtintensitätsverteilung zumindest in Teilbereichen des Beleuchtungselements vermindert werden kann.
Weiterhin kann das abgeschlossene Volumen einen ersten Endbereich und einen zweiten Endbereich aufweisen, wobei die erste Elektrode im ersten Endbereich und die zweite Elektrode im zweiten Endbereich, angeordnet ist. Dadurch kann ebenfalls für einen Betrachter eine homogenere Leuchtintensität des Beleuchtungselements vor allem in den Endbereichen erreicht werden.
Ein Leuchtgas kann ein Gas umfassen, das etwa Quecksilber oder ein Edelgas wie etwa Helium, Neon, Krypton oder Argon oder eine Mischung der genannten Gase aufweisen kann. Weiterhin kann das Gas auch Stickstoff aufweisen. Bevorzugt weist das Leuchtgas Quecksilber auf oder ist Quecksilber, wobei das Leuchtgas zusätzlich auch Beimengungen oder eine Mischung der vorgenannten Stoffe aufweisen kann. Das Leuchtgas kann dabei vorzugsweise derart sein, dass durch Ionisations- und Rekombinationsprozesse Strahlung erzeugt wird. Solche Ionisations- und Rekombinationsprozesse des Leuchtgases können vorzugsweise durch Bildung eines Plasmas im Leuchtgas erreicht werden. Dadurch kann es möglich sein, Strahlung mit einer Wellenlänge oder einem Bereich von Wellenlängen zu erzeugen, wobei die Wellenlänge oder der Bereich von Wellenlängen im Bereich von ultravioletter bis infraroter Strahlung liegen kann, bevorzugt im Bereich von ultravioletter bis blauer Strahlung. Dabei kann eine Strahlung in einem ultravioletten bis infraroten Wellenlängenbereich auch als Licht bezeichnet werden. Das Leuchtgas kann beispielsweise weiterhin auch fluoreszierende und/oder phosphoreszierende Stoffe umfassen.
Die Erzeugung und Aufrechterhaltung eines Plasmas im Leuchtgas kann vorzugsweise durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode erreichbar sein. Insbesondere kann die Spannung eine Wechselspannung sein. Die Elektroden können dabei vorzugsweise mit elektrischen Kontakten außerhalb des Hohlkörpers elektrisch leitend verbunden sein, mittels derer die Elektroden an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen sein können. Dabei kann das Beleuchtungselement beispielsweise nach dem Prinzip einer Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe betrieben werden.
Zur Erzeugung eines Plasmas im Leuchtgas kann es weiterhin vorteilhaft sein, wenn in den Elektroden durch Heizen eine Elektronenemission hervorgerufen werden kann. Dazu können die Elektroden vorzugsweise Glühkathoden aufweisen oder solche sein, wobei die Glühkathoden über elektrische Kontakte außerhalb des Hohlkörpers an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sein können. Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn die elektrischen Kontakte zum Anschluss an eine elektrische Spannungsquelle und zum Anschluss an eine elektrische Stromquelle dieselben sind. Eine Glühkathode kann beispiels weise ähnlich einer Glühwendel oder als Glühwendel ausgeführt sein, die über elektrische Zuleitungen mit den elektrischen Kontakten außerhalb des Hohlkörpers elektrisch verbunden sein kann. Mittels der Glühkathoden kann das Beleuchtungselement vorzugsweise nach dem Prinzip einer Heißkathoden-Fluoreszenzlampe betrieben werden.
Eine elektrische Spannungsquelle und/oder eine elektrische Stromquelle kann dabei eine zeitlich variable Spannung und/oder einen zeitlich variablen Strom liefern. Weiterhin kann die Spannung oder der Strom variiert werden. Ein geeignete Spannungs- und/oder Stromquelle kann beispielsweise ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) für Leuchtstoffröhren sein oder ein einstellbares („dimmbares") EVG.
Der Hohlkörper des Beleuchtungselements kann vorzugsweise zumindest in Teilbereichen transparent ausgeführt sein. Das kann bedeuten, dass der Hohlkörper zumindest teilweise eine transparente Wandung aufweist, die vorzugsweise Glas oder beispielsweise auch aus einem transparenten Kunststoff umfasst oder aus Glas oder dem transparenten Kunststoff ist. Dabei kann „transparent" bedeuten, dass die Wandung transparent für zumindest einen Teil der Strahlung ist, die durch das Leuchtgas erzeugt wird. Der Hohlkörper kann weiterhin einen Leuchtstoff mit einem Wellenlängenkonversionsstoff aufweisen, der zumindest einen Teil der vom Leuchtgas erzeugten Strahlung in sekundäre Strahlung mit einer anderen Wellenlänge umwandeln kann. Ein Leuchtstoff kann dabei beispielsweise phosphoreszierend oder fluoreszierend sein. Vorzugsweise kann der Hohlkörper transparent für die sekundäre Strahlung sein. Ein Wellenlängenkonversionsstoff kann dabei so ausgeführt sein, dass die sekundäre Strahlung alleine oder zusammen mit Teilen der vom Leuchtgas erzeugten Strahlung einen weißen Leuchteindruck bei einem Betrachter erweckt. Es kann weiterhin besonders vorteilhaft sein, wenn die Wandung nicht transparent für erzeugte Strahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich ist und/oder wenn die gesamte vom Leuchtgas erzeugte Strahlung in sekundäre Strahlung umgewandelt werden kann, insbesondere dann, wenn die vom Leuchtgas erzeugte Strahlung im ultravioletten Wellenlängenbereich liegt. Der den Wellenlängenkonversionsstoff aufweisende Leuchtstoff kann beispielsweise an zumindest Teilbereichen der Wandung des Hohlkörpers angeordnet sein oder vorzugsweise an allen transparenten Teilbereichen der Wandung. Dabei kann „angeordnet sein" bedeuten, dass der den Wellenlängenkonversionsstoff aufweisende Leuchtstoff als Schicht oder Schichtenfolge innerhalb des abgeschlossenen Volumens auf der Wandung des Hohlkörpers vorhanden ist oder im Material der Wandung enthalten ist. Weiterhin kann ein Leuchtstoff auch als Gas im abgeschlossenen Volumen des Hohlkörpers vorliegen.
Bei einer Ausführungsform des Beleuchtungselements kann der Hohlkörper eine zylinderähnliche Form aufweisen. Dabei kann „zylinderähnlich" bedeuten, dass die der Form des Hohlkörpers zugrunde gelegte Form die eines Zylinders mit einer ersten Grundfläche, einer zweiten Grundfläche und einer Mantelfläche ist. Vorzugsweise kann es sich dabei um einen geraden Zylinder handeln. Zumindest Teilbereiche der Grundflächen können jeweils als Endflächen des Hohlkörpers ausgebildet sein, so dass der Hohlkörper eine erste Endfläche als Abschluss des ersten Endbereichs und eine zweite Endfläche als Abschluss des zweiten Endbereichs aufweisen kann. Die Endflächen und/oder Grundflächen können dabei eine kreisförmige, eine ellipsenförmige oder eine n-eckförmige Querschnittsfläche aufweisen, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 3 sein kann. Bevorzugt kann der Hohlkörper kreisförmige oder quadra tische Endflächen aufweisen. Weiterhin kann der Hohlkörper eine innere Querschnittsfläche aufweisen, die der Querschnittsfläche des abgeschlossenen Volumens entspricht und die eine kreisförmige, eine ellipsenförmige oder eine n-eckförmige Querschnittsfläche sein kann, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 3 sein kann. Besonders bevorzugt ist die innere Querschnittsfläche des Hohlkörpers der Querschnittsfläche der Endflächen ähnlich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Beleuchtungselements kann die zylinderähnliche Form des Hohlkörpers eine Längsachse senkrecht zu der ersten und zweiten Endfläche aufweisen, wobei die Länge des Hohlkörpers entlang der Längsachse länger sein kann als ein charakteristisches Maß der Endflächen. Ein solches charakteristisches Maß der Endflächen kann ein Radius, ein Durchmesser, eine Diagonalenlänge oder eine Seitenlänge sein. Vorzugsweise kann die Länge des Hohlkörpers länger als die Diagonale einer kreisförmigen Endfläche sein, so dass der Hohlkörper als längliche kreisrunde Röhre mit Endflächen ausgebildet sein kann. Die Längsachse kann dabei vorzugsweise die Endflächen in den Mittelpunkten der Endflächen schneiden, so dass die Längsachse gleichzeitig eine Mittelachse des Hohlkörpers sein kann. Die Länge des Hohlkörpers kann dabei im Bereich von 10 cm bis 300 cm liegen und bevorzugt im Bereich von 50 cm bis 250 cm. Besonders bevorzugt kann die Länge des Hohlkörpers etwa 80 cm sein.
Bei einer Ausführungsform des Beleuchtungselements weist das Beleuchtungselement eine erste elektrische Durchführung und eine zweite elektrische Durchführung auf. Eine elektrische Durchführung kann dabei die elektrischen Kontakte zum Anschluss einer Elektrode an eine elektrische Strom- und/oder eine elektrische Spannungsquelle umfassen. Eine Elektrode kann dabei vorzugsweise elektrisch leitend mit Teilen der der elektrischen Durchführung verbunden sein. Besonders bevorzugt kann eine elektrische Durchführung elektrische Kontakte umfassen, wobei die elektrischen Kontakte elektrisch leitend verbunden sein können mit elektrischen Zuleitungen, mit denen die Elektrode elektrisch leitend verbunden sein kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Beleuchtungselements sind in den Endflächen des Hohlkörpers elektrische Durchführungen angeordnet.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Beleuchtungselements können die erste Elektrode einen ersten Abstand von der ersten Endfläche und die zweite Elektrode einen zweiten Abstand von der zweiten Endfläche aufweisen, wobei der erste Abstand und der zweite Abstand vorzugsweise gleich sein können. Insbesondere kann eine Elektrode zu einer Endfläche einen Abstand von mehr als 4 mm und von weniger als 10 mm aufweisen und bevorzugt einen Abstand von etwa 8 mm. Derartig geringe Abstände können es ermöglichen, das auch die Endbereiche bzw. Endflächen gut ausgeleuchtet werden.
In einer Leuchtstoffröhre wie etwa einer Heißkathoden-Fluoreszenzlampe oder einer Kalt kathoden-Fluoreszenzlampe können Elektroden zur Erzeugung eines Plasmas einen bestimmten Abstand zu den Enden der Leuchtstoffröhre aufweisen, wodurch in der Leuchtstoffröhre an den Enden Bereiche vorliegen können, in denen kein Plasma erzeugt werden kann. In diesen Bereichen kann daher auch keine Lichterzeugung stattfinden, so dass die Enden der Leuchtstoffröhre im Betrieb dunkler erscheinen können als der übrige Teil der Leuchtstoffröhre.
Speziell für eine Bildschirmhinterleuchtung kann das beispielsweise bedeuten, dass entweder Ränder des Bildschirms weniger hell als der Rest des Bildschirms ausgeleuchtet erscheinen oder dass sich der beleuchtete Teil des Bildschirms nur auf den hell ausgeleuchteten Bereich der Leuchtstoffröhren beschränkt, so dass die Enden der Leuchtstoffröhren einer Bildschirmhinterleuchtung über den eigentlichen Bildschirm hinausragen müssen, was eine Vergrößerung der Bauform eines Bildschirms zufolge haben kann. Bei den oben genannten geringen Abständen zwischen den Elektroden und den Endflächen können dann auch die Enden des Hohlkörpers, der beispielsweise eine Leuchtstoffröhre sein kann, besser ausgeleuchtet werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Beleuchtungselements können das erste Trennelement und das zweite Trennelement in Form einer Scheibe ausgeführt sein. Das kann insbesondere bedeuten, dass ein Trennelement die Form einer zweidimensionalen Fläche mit einer Dicke in die dritte Dimension aufweisen kann, wobei die Dicke im Vergleich zu einer charakteristischen Länge der zweidimensionalen Fläche wesentlich kleiner sein kann. Die zweidimensionale Fläche kann dabei eine kreisförmige, eine ellipsenförmige oder eine n-eckförmige Querschnittsfläche aufweisen, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 3 sein kann. Eine charakteristische Länge kann ein Radius, ein Durchmesser, eine Diagonalenlänge oder eine Seitenlänge sein. Die Dicke eines Trennelements kann im Bereich von 0,1 mm bis zu mehreren Millimetern liegen, bevorzugt kann ein Trennelement eine Dicke in einem Bereich von weniger oder gleich 0,5 mm aufweisen. Die charakteristische Länge kann vorzugsweise von derselben Größenordnung wie das charakteristische Maß einer Endfläche des Hohlkörpers sein und im Bereich von mehreren Millimetern bis zu einigen Zentimetern liegen, bevorzugt in einem Bereich von mehr als 10 mm.
Weiterhin kann das erste Trennelement oder das zweite Trennelement eine Ausnehmung aufweisen. Vorzugsweise können beide Trennelemente eine Ausnehmung aufweisen, insbesondere können beispielsweise beide Trennelemente die gleiche Ausnehmung aufweisen. Eine Ausnehmung kann dabei in Form eines Sektors oder eines Segments ausgebildet sein oder etwa kreisförmig, elliptisch oder n-eckig sein, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 3 sein kann. Weiterhin kann eine Ausnehmung auch ein Loch oder eine Öffnung mit einer der vorgenannten Formen sein. Darüber hinaus kann eine Ausnehmung auch eine Kombination der vorgenannten Formen sein. Bei einer derartigen Ausführungsform können die Ausnehmungen beispielsweise die Position eines leuchtenden Plasmas bestimmen, das sich innerhalb des abgeschlossenen Hohlkörpers zwischen der ersten und zweiten Elektrode durch die Ausnehmungen hindurch beispielsweise beim Anlegen einer Spannung ausbilden kann. Somit können die Trennelemente dann Positionierungselemente für das sich ausbildende Plasma darstellen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Beleuchtungselements sind das erste und das zweite Trennelement mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche und einer sektorförmigen Ausnehmung ausgebildet. Die sektorförmige Ausnehmung kann dabei einen Öffnungswinkel von größer als 0 Grad und kleiner oder gleich 180 Grad aufweisen, bevorzugt von größer oder gleich etwa 90 Grad und kleiner oder gleich 180 Grad und besonders bevorzugt von 90 Grad.
Besonders bevorzugt kann ein Trennelement die innere Querschnittsfläche des Hohlkörpers bedecken. Das kann insbesondere bedeuten, dass ein Trennelement die gleiche Form der Querschnittsfläche wie die innere Querschnittsfläche des Hohlkörpers aufweisen kann. Ein Trennelement mit einer Ausnehmung kann dabei die innere Querschnittsfläche bis auf die Ausnehmung bedecken. Dabei kann „die gleiche Form" bedeuten, dass die Abmessungen der Querschnittsfläche des Trennelements genauso groß oder zumindest in Teilbereichen um etwa einen bis einige Millimeter kleiner als die Abmessungen der inneren Querschnittsfläche des Hohlkörpers sein können.
Ein Trennelement kann weiterhin an einer elektrischen Durchführung angebracht sein. Dazu kann die elektrische Durchführung eine Haltevorrichtung wie etwa einen Haltesteg aufweisen. Dadurch, dass ein Trennelement auf einer elektrischen Durchführung angebracht sein kann, kann eine einfache und kompakte Bauweise des Beleuchtungselements möglich sein sowie eine einfache und kompakte Befestigungsmöglichkeit für das Trennelement.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Beleuchtungselements weist das erste Trennelement einen Abstand von 5 mm bis einige zehn Millimeter zur ersten Endfläche auf, insbesondere aber einen Abstand, der größer ist als der Abstand der ersten Elektrode zur ersten Endfläche. Vorteilhaft kann beispielsweise ein Abstand von etwa 20 mm bis 25 mm sein. Besonders bevorzugt weist das zweite Trennelement denselben Abstand zur zweiten Endfläche auf wie das erste Trennelement zur ersten Endfläche.
Durch die Anordnung des ersten und zweiten Trennelements mit jeweils einer Ausnehmung zwischen der ersten und zweiten Elektrode kann es möglich sein, dass sich im Betrieb des Beleuchtungselements das im Leuchtgas erzeugte Plasma von der ersten zur zweiten Elektrode durch die Ausnehmung des ersten Trennelements und durch die Ausnehmung des zweiten Trennelements erstreckt. Dadurch kann es möglich sein, dass ein Teil des Plasmas durch die Ausnehmungen der Trennelemente hindurch erzeugt werden kann, wodurch eine Kontrolle der Position des Plasmas im abgeschlossenen Volumen des Hohlkörpers bei den Trennelementen durch die Position, Form und Größe der Ausnehmungen möglich sein kann. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn die Ausnehmung eines Trennelements exzentrisch hinsichtlich der inneren Querschnittsfläche des Hohlkörpers angeordnet ist, was insbesondere bedeuten kann, dass die Aussparung nicht symmetrisch zu und/oder um die Längsachse des Hohlkörpers angeordnet ist. Insbesondere kann dadurch das Plasma näher an einen Teilbereich und/oder eine Seite der Mantelfläche des Hohlkörpers gezwungen werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn eine Ausnehmung im ersten Trennelement und eine Ausnehmung im zweiten Trennelement auf der gleichen Seite hinsichtlich der Längsachse des Hohlkörpers exzentrisch angeordnet sind. Durch eine exzentrisch angeordnete Ausnehmung kann es möglich sein, dass die von einem Betrachter wahrgenommene Leuchtintensität in einem Bereich in der Nähe der Ausnehmung erhöht werden kann. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn durch die Trennelemente mit den Ausnehmungen das Plasma näher an einen Teilbereich und/oder eine Seite der Mantelfläche des Hohlkörpers positioniert wird, wobei sich ein zu beleuchtendes Objekt oder eine zu beleuchtende Fläche gegenüber dieser Seite der Mantelfläche befindet und somit durch diese Positionierung des Plasmas innerhalb des Hohlkörpers besser und homogener ausgeleuchtet werden kann. Somit kann durch diese Positionierung das zur Beleuchtung verwendete Plasma innerhalb des Hohlkörpers näher an einem zu beleuchtenden Objekt platziert werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann die erste Elektrode exzentrisch hinsichtlich der inneren Querschnittsfläche des Hohlkörpers angebracht sein. Weiterhin kann auch die zweite Elektrode exzentrisch hinsichtlich der inneren Querschnittsfläche des Hohlkörpers angebracht sein. Insbesondere kann das bedeuten, dass eine Elektrode nicht symmetrisch zu und/oder um die Längsachse des Hohlkörpers angeordnet ist. Demzufolge kann ein Plasma, das zwischen den Elektroden erzeugt wird, wobei zumindest eine Elektrode exzentrisch angeordnet ist, in der Nähe der exzentrisch angeordneten Elektrode näher an einen Teilbereich und/oder eine Seite der Mantelfläche des Hohlkörpers gezwungen oder positioniert werden. Besonders bevorzugt können die erste und zweite Elektrode exzentrisch angeordnet sein. Insbesondere können die erste und zweite Elektrode auf der gleichen Seite hinsichtlich der Längsachse des Hohlkörpers exzentrisch angeordnet sein. Durch die exzentrische Anordnung einer oder beider Elektroden kann durch die Annäherung des Plasmas in der Nähe der einen oder der beiden Elektroden an die Mantelfläche des Hohlkörpers eine höhere von einem Betrachter wahrgenommene Leuchtintensität in diesem Bereich erreichbar sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Beleuchtungselements sind die erste und zweite Elektrode sowie eine Ausnehmung des ersten Trennelements und eine Ausnehmung des zweiten Trennelements auf der gleichen Seite hinsichtlich der Längsachse des Hohlkörpers exzentrisch angebracht und damit einer Seite der Mantelfläche des Hohlkörpers zugewandt. Dabei wird dann das Plasma, das sich im Hohlkörper ausbilden kann, bevorzugt auf der Seite ausgebildet, auf der sich die exzentrischen Ausnehmungen und Elektroden befinden. Dadurch kann es möglich sein, die von einem Betrachter wahrgenommene Leuchtintensität zumindest in Teilbereichen der Mantelfläche auf der Seite, der die Elektroden und die Ausnehmungen der Trennelemente zugewandt sind, vorteilhafterweise zu erhöhen.
Beispielsweise Verunreinigungen im Leuchtgas können bewirken, dass sich das Plasma nicht gleichmäßig innerhalb des abgeschlossenen Volumens vor allem nahe der Elektroden ausbilden kann, was eine weitere Beeinträchtigung der Leuchtintensität des Beleuchtungselements insbesondere an den Enden bewirken kann. Durch die oben genannte exzentrische Anordnung der Ausnehmungen in den Trennelementen und/oder die exzentrische Anordnung der Elektroden innerhalb des Hohlkörpers kann beispielsweise eine gleichmäßigere und/oder besser kontrollierbare Bildung des Plasmas erreicht werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Beleuchtungselements ist ein drittes Trennelement auf der dem ersten Trennelement gegenüberliegenden Seite der ersten Elektrode im ersten Endbereich angeordnet. Dies bedeutet insbesondere, dass ein drittes Trennelement zwischen der ersten Elektrode und der ersten Endfläche angeordnet sein kann und die erste Elektrode somit auch zwischen dem dritten und ersten Trennelement im Hohlkörper angeordnet sein kann. Dabei kann das dritte Trennelement vorteilhafterweise die innere Querschnittsfläche des Hohlkörpers bedecken. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Abmessungen der Querschnittsfläche des dritten Trennelements genauso groß oder um etwa einen bis einige Millimeter kleiner als die Abmessungen der inneren Querschnittsfläche des Hohlkörpers sein können. Weiterhin kann das dritte Trennelement eine oder mehrere Ausnehmungen aufweisen. Dabei kann weiterhin das dritte Trennelement so um die erste elektrische Durchführung angeordnet sein, dass die erste elektrische Durchführung durch das dritte Trennelement hindurchragt. Vorzugsweise kann das dritte Trennelement an der ersten elektrischen Durchführung angebracht sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Beleuchtungselements ist ein viertes Trennelement auf der dem zweiten Trennelement gegenüberliegenden Seite der zweiten Elektrode im zweiten Endbereich angeordnet. Dies bedeutet insbesondere, dass ein viertes Trennelement zwischen der zweiten Elektrode und der zweiten Endfläche angeordnet sein kann und die zweite Elektrode somit auch zwischen dem vierten und zweiten Trennelement im Hohlkörper angeordnet sein kann. Dabei kann das vierte Trennelement vorteilhafterweise die innere Querschnittsfläche des Hohlkörpers bedecken. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Abmessungen der Querschnittsfläche des vierten Trennelements genauso groß oder um etwa einen bis einige Millimeter kleiner als die Abmessungen der inneren Querschnittsfläche des Hohlkörpers sein können. Weiterhin kann das vierte Trennelement eine oder mehrere Ausnehmungen aufweisen. Dabei kann weiterhin das vierte Trennelement so um die zweite elektrische Durchführung angeordnet sein, dass die zweite elektrische Durchführung durch das vierte Trennelement hindurchragt. Vorzugsweise kann das vierte Trennelement an der zweiten elektrischen Durchführung angebracht sein.
Weiterhin können ein drittes und/oder ein viertes Trennelement so angeordnet sein, dass Teilbereiche der ersten und/oder zweiten Elektrode oder zumindest Teilbereiche von elektrische Zuleitungen durch das dritte und/oder vierte Trennelement hindurchragen.
Ein drittes oder viertes Trennelement oder beide können einen Dicke im Bereich von 0,1 mm bis zu einigen Millimetern aufweisen, bevorzugt eine Dicke von 0,5 mm. Weiterhin ein drittes und/oder viertes Trennelement einen Abstand zu der jeweils nächstgelegenen Endfläche des Hohlkörpers in einem Be reich von 1 mm bis 5 mm aufweisen, bevorzugt in einem Bereich von 2 mm bis 3 mm.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Beleuchtungselements weist zumindest ein erstes, ein zweites, ein drittes oder ein viertes Trennelement ein elektrisch nichtleitendes Material aus einer Gruppe auf, wobei die Gruppe gebildet wird durch Glimmer, eine Keramik, Glas und einen Kunststoff. Insbesondere kann zumindest eines der Trennelemente ein Material aufweisen, das eine hohe Temperaturbeständigkeit und/oder eine gute Formstabilität über einen weiten Temperaturbereich aufweist. Eine hohe Temperaturbeständigkeit und/oder eine gute Formstabilität über einen weiten Temperaturbereich kann dabei bedeuten, dass sich das Trennelement bei den im Betrieb des Beleuchtungselements entstehenden Temperaturen nicht verändert oder verformt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind alle im Beleuchtungselement vorhandenen Trennelemente aus Glimmer herstellbar.
Ein drittes und viertes Trennelement können vorteilhaft sein um die erste und zweite Endfläche jeweils thermisch von der ersten und zweiten Elektrode abzuschirmen, so dass es möglich sein kann, dass eine Temperatur zumindest jeweils in Teilbereichen der ersten und zweiten Endfläche erreicht werden kann, die wesentlich niedriger sein kann als die Plasmatemperatur zumindest jeweils in der Nähe der ersten und zweiten Elektrode oder in einem Bereich zwischen den Elektroden. Insbesondere kann es dadurch möglich sein, dass zumindest in einem Teilbereich der ersten Endfläche und/oder zumindest in einem Teilbereich der zweiten Endfläche eine Temperatur erreichbar ist, die niedriger als die Temperatur im restlichen abgeschlossenen Volumen des Hohlkörpers sein kann. Ein solcher Teilbereich der ersten Endfläche und/oder zweiten End fläche kann ein so genannter Kaltpunkt („cold spot") sein, durch den der Dampfdruck des Leuchtgases vorgegeben werden kann. Durch eine Kontrolle der Temperatur des Kaltpunkts kann es somit möglich sein, die Menge des in der Gasphase vorhandenen Leuchtgases zu Kontrollieren, was sich vorteilhaft auf die Leuchtintensität und/oder die Lebensdauer des Beleuchtungselements auswirken kann.
Ein Beleuchtungselement gemäß einer Ausführungsform eines weiteren Gegenstands der Erfindung kann insbesondere aufweisen:

– einen Hohlkörper mit einem abgeschlossenen Volumen das eine innere Querschnittsfläche aufweist,
– eine erste Elektrode, und
– eine zweite Elektrode angeordnet im abgeschlossenen Volumen, wobei
– das abgeschlossene Volumen ein Leuchtgas aufweist, und
– die erste Elektrode und die zweite Elektrode exzentrisch hinsichtlich der inneren Querschnittsfläche angeordnet sind.

Insbesondere kann das Beleuchtungselement gemäß dem weiteren Gegenstand der Erfindung einzelne oder Kombinationen mehrerer der in den weiter oben genannten Ausführungsformen offenbarten Merkmale aufweisen.
Insbesondere kann eine Ausführungsform des Beleuchtungselements gemäß dem weiteren Gegenstand Trennelemente aufweisen, die dem dritten und vierten Trennelement gemäß einer oder mehrerer weiter oben genannten Ausführungsformen entsprechen.
Eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem weiteren Gegenstand der Erfindung umfasst insbesondere

– zumindest ein Beleuchtungselement, und
– eine Haltevorrichtung für das zumindest eine Beleuchtungselement.

Das Beleuchtungselement kann dabei Merkmale gemäß einer oder mehrerer vorangehend genannter Ausführungsformen aufweisen.
Insbesondere kann die Haltevorrichtung ein Haftmittel aufweisen, mittels dem das zumindest eine Beleuchtungselement an der Haltevorrichtung angebracht und/oder befestigt sein kann. Ein Haftmittel kann dabei vorzugsweise einen Klebstoff aufweisen. Besonderst vorteilhaft kann es sein, wenn der Klebstoff mit Metallpartikeln gefüllt ist, das heißt, dass der Klebstoff Metallpartikel aufweisen kann. Solche Metallpartikel können etwa Kupferpartikel oder Partikel aus einer Kupferverbindung wie etwa Malachit sein. Ein mit Metallpartikeln gefüllter Klebstoff kann vorteilhafterweise eine gute thermische Leitfähigkeit aufweisen und somit Halte- oder Haftbereiche ermöglichen, die einen geringen Wärmeübergangswiderstand aufweisen können.
Weiterhin kann die Haltevorrichtung auch ein mechanisches Haltemittel wie etwa eine Klemme, eine Schraubverbindung, eine Klammer oder eine Schelle aufweisen. Ein mechanisches Haltemittel kann dabei mit einem Haftmittel kombiniert sein.
Insbesondere kann die Haltevorrichtung eine Schiene aufweisen, die Metall, Keramik, Glas oder Kunststoff aufweist. Eine geeignete Haltevorrichtung kann beispielsweise eine Metallschiene sein, die etwa Aluminium aufweist oder aus Aluminium ist. Eine solche Schiene kann dabei Öffnungen oder Ausnehmungen aufweisen, in denen das zumindest eine Beleuchtungselement angebracht und mittels dem Haftmittel und/oder einem Haltemittel befestigt werden kann. Dabei kann es insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Haltevorrichtung eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und durch ein Haltemittel und/oder insbesondere durch ein Haftmittel ein geringer Wärmeübergangswiderstand zwischen dem zumindest einen Beleuchtungselement und der Haltevorrichtung ermöglicht werden kann. Eine Haltevorrichtung kann darüber hinaus vorteilhafterweise Möglichkeiten zur Kühlung zumindest eines Teilbereichs des zumindest einen Beleuchtungselements aufweisen, etwa durch Ableitung der durch den Betrieb des Beleuchtungselements entstehenden Wärme zu einer Wärmesenke. Eine solche Wärmesenke kann dabei durch einen Teil der Haltevorrichtung gebildet werden oder durch ein Bauteil, das in thermischem Kontakt zur Haltevorrichtung steht. Geeignete Wärmesenken können etwa einen Kühlkörper, der beispielsweise Kühlrippen aufweisen kann, und/oder eine Strömungskühlung, etwa durch einen Ventilator, und/oder ein Peltier-Element und/oder Wärmeleiter, wie etwa so genannten Heatpipe, umfassen. Eine Haltevorrichtung kann weiterhin auch Möglichkeiten zur Heizung zumindest eines Teilbereichs des zumindest einen Beleuchtungselements aufweisen. Eine zur Heizung geeignete Wärmequelle kann beispielsweise einen Heizdraht, einen Gasstrom, etwa erwärmte Luft oder ein erwärmte Gas, und/oder ein Peltier-Element aufweisen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung zumindest zwei Beleuchtungselemente, die einen zylinderähnlichen Höhlkörper aufweisen können. Dabei können die zumindest zwei Beleuchtungselemente so in der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sein, dass sie parallel sind. Das kann insbesondere bedeuten, dass die zumindest zwei Beleuchtungselemente mit parallelen Längsachsen zueinander angeordnet sind und jeweils paarweise die Endflächen von den zumindest zwei Beleuchtungselementen benachbart sind. Demzufolge können die zumindest zwei Be leuchtungselemente und die Haltevorrichtung eine leiterähnliche Struktur aufweisen. Auf diese weise kann es möglich sein, in einem rechteckigen Bereich die zumindest zwei Beleuchtungselemente anzuordnen. Die zumindest zwei Beleuchtungselemente können dabei einen Abstand von 1 cm bis zu mehreren zehn Zentimetern aufweisen, bevorzugt einen Abstand von 5 cm bis 20 cm, besonders bevorzugt einen Abstand von etwa 10 cm. Insbesondere können die zumindest zwei Beleuchtungselemente 8 bis 10 Beleuchtungselemente sein.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung weiterhin eine Reflektoreinrichtung. Die Reflektoreinrichtung kann dabei so angeordnet sein, dass das von zumindest einem Beleuchtungselement im Betrieb erzeugte Licht so umgelenkt wird, dass es vorzugsweise in eine Raumrichtung abgestrahlt wird. Dabei kann die Reflektoreinrichtung beispielsweise eine diffus streuende, beispielsweise matt-weiße Fläche aufweisen und/oder gerichtete Reflektoren wie etwa Spiegel, Hohlspiegel oder Evolventenreflektoren, wobei die beiden letzteren vorzugsweise an die Form des Hohlkörpers angepasst sein können. So kann etwa ein Hohlspiegel bei der Verwendung mit einem zylinderförmigen Beleuchtungselement ein zylindrischer Hohlspiegel sein.
Weiterhin kann die Beleuchtungsvorrichtung eine Streuvorrichtung aufweisen, die vorzugsweise im Strahlengang zumindest eines Beleuchtungselements der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist. „Im Strahlengang angeordnet" kann dabei insbesondere bedeuten, dass das von zumindest einem Beleuchtungselement im Betrieb erzeugte Licht, bevor es von einem Betrachter wahrgenommen werden kann, die Streuvorrichtung durchqueren muss. Eine Streuvorrichtung kann beispielsweise eine transpa rente Streuscheibe mit zumindest einer Oberfläche mit einer regelmäßigen oder unregelmäßigen Mikrostrukturierung umfassen.
Sowohl eine Streuvorrichtung als auch eine Reflektoreinrichtung können sich dabei vorteilhaft auf eine homogene Leuchtdichteverteilung in zumindest einer Abstrahlrichtung zumindest eines Beleuchtungselements auswirken.
Bei einer Beleuchtungsvorrichtung mit zumindest zwei Beleuchtungselementen können die Elektroden und/oder die Ausnehmungen der jeweils ersten und zweiten Trennelemente vorzugsweise auf derselben Seite der Beleuchtungsvorrichtung exzentrisch angeordnet sein. Insbesondere kann durch diese Seite eine einem Betrachter zugewandte Seite definiert werden. Eine Reflektoreinrichtung kann dabei auf der dem Betrachter abgewandten Seite angeordnet sein, wohingegen eine Streuvorrichtung auf der dem Betrachter zugewandten Seite zwischen dem Betrachter und den Beleuchtungselementen angeordnet sein kann.
Eine Beleuchtungsvorrichtung mit zumindest einem Beleuchtungselement oder zumindest zwei Beleuchtungselementen kann dabei vorzugsweise als Bildschirmhinterleuchtung dienen.
Ein Bildschirm gemäß einem weiteren Gegenstand der Erfindung umfasst insbesondere

– eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß zumindest einem der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen und
– eine aktive Matrix.

Die aktive Matrix kann dabei vorzugsweise im Strahlengang der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet sein, was insbesondere be deuten kann, das die aktive Matrix zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und einem Betrachter angeordnet sein kann. Eine aktive Matrix kann eine Mehrzahl von Bildpunkten aufweisen, wobei die Bildpunkte variabel einstellbar entweder transparent für zumindest einen Teil des von der Beleuchtungsvorrichtung im Betrieb erzeugten Lichts sein können oder nicht-transparent sein können. Eine aktive Matrix kann beispielsweise eine Flüssigkristallmatrix und/oder eine Dünnfilmtransistorenmatrix aufweisen.
Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die Elektroden und/oder die Ausnehmungen der jeweils ersten und zweiten Trennelemente der Beleuchtungselemente vorzugsweise auf der der aktiven Matrix zugewandten Seite der Beleuchtungsvorrichtung exzentrisch angeordnet sind. Dadurch kann es möglich sein, insbesondere in den Endbereichen der Beleuchtungselemente und damit in Randbereichen des Bildschirms eine solche Leuchtintensität zu erreichen, dass ein homogener und gleichmäßiger Leuchteindruck über den gesamten Bildschirm entsteht. durch die erfindungsgemäßen Beleuchtungselemente kann es weiterhin möglich sein, dass die Abmessungen der Beleuchtungselemente, insbesondere deren Länge, etwa einer Seitenlänge des Bildschirms entsprechen, so dass vorzugsweise ein Bildschirm mit schmalen Randbereichen ermöglicht werden kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsformen.
Dabei zeigen
1A und 1B und 1C schematische Darstellungen eines Beleuchtungselements gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel,
2 eine schematische Darstellung eines Beleuchtungselements gemäß zumindest einem weiteren Ausführungsbeispiel,
3A bis 3D schematische Darstellungen von Trennelementen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
4A und 4B schematische Darstellungen einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß zumindest noch einem weiteren Ausführungsbeispiel,
5A eine Messung mit einem Beleuchtungselement gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel,
5B eine Messvorrichtung für eine Messung gemäß 5A,
6 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel,
7 eine schematische Darstellung eines Bildschirms gemäß zumindest einem Ausführungsbeispiel,
8 eine schematische Darstellung eines Beleuchtungselements gemäß zumindest einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
9 eine schematische Darstellung eines Beleuchtungselements gemäß zumindest noch einem weiteren Ausführungsbeispiel.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie z.B. Schichten oder Bauelemente, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß und/oder dick dargestellt sein. Weiterhin können einzelne Elemente oder Teile davon zu Verdeutlichung ihrer Form perspektivisch verzerrt dargestellt sein.
In den 1A und 1B ist ein Ausführungsbeispiel für ein Beleuchtungselement 1000 gezeigt, das einen Hohlkörper 100 mit einem abgeschlossenen Volumen 10 umfasst. Die 1A zeigt dabei eine Seitenansicht des Beleuchtungselements 1000, während die 1B eine Ansicht in Richtung einer Längsachse 1 senkrecht zu der Ansichtsrichtung gemäß der 1A zeigt. Die folgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die 1A und 1B.
Der Hohlkörper 100 weist gemäß dem Ausführungsbeispiel eine gerade Zylinderform mit einer Wandung mit zwei kreisförmigen Endflächen 101, 102 und einer Mantelfläche 103 auf. Weiterhin weist das abgeschlossene Volumen 10 einen kreisförmigen Querschnitt, der dem inneren Querschnitt des Hohlkörpers entspricht, und zwei Endbereiche 11 und 12 auf. Die Endbereiche 11, 12 können jeweils vorzugsweise an die Endflächen 101, 102 des abgeschlossenen Volumens 10 angrenzen und somit auf einer Seite von den Endflächen 101, 102 jeweils begrenzt sein. Beispielsweise kann das abgeschlossene Volumen eine kreisförmige Querschnittfläche mit einem Durchmesser von etwa 15 mm und eine Länge von etwa 700 bis etwa 1500 mm aufweisen. Der Hohlkörper 100 kann beispielsweise einen Außendurchmesser von etwa 16 mm aufweisen. Der Hohlkörper weist weiterhin eine Längsachse 1 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel auch der Mittelachse des Hohlkörpers entspricht. In 1B ist die Längsachse 1 durch zwei sich schneidende, senkrecht aufeinander stehende Ebenen 2, 3 angedeutet.
An den Enden 101, 102 kann das abgeschlossene Volumen 10 jeweils durch elektrische Durchführungen 41, 42 abgeschlossen sein. Zumindest Teilflächen der Durchführungen 41, 42 können dabei auch Teilflächen jeweils der Endflächen 101, 102 sein. Die elektrischen Durchführungen 41, 42 können beispielsweise Glas, einen Kunststoff oder eine Keramik aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel können die elektrischen Durchführen 41, 42 beispielsweise als Glassockel ausgeführt sein, die außerhalb des abgeschlossenen Volumens elektrische Kontakte 401, 402 aufweisen können. Über die elektrischen Kontakte 401, 402 können beispielsweise mittels elektrischer Zuleitungen 301, 302 jeweils Elektroden 31, 32, die jeweils in den Endbereichen 11, 12 des abgeschlossenen Volumens 10 angeordnet sind, an eine Strom- und/oder Spannungsversorgung angeschlossen werden. Dabei kann die erste Elektrode 31 an der ersten elektrischen Durchführung 41 mittels der ersten elektrischen Zuleitungen 301 angebracht sein, während die zweite Elektrode 32 an der zweiten elektrischen Durchführung 42 mittels der zweiten elektrischen Zuleitungen 302 angebracht sein kann.
Die elektrischen Durchführungen 41, 42 können beispielsweise wie in dem Ausführungsbeispiel gezeigt gebräuchliche Glassockel für Leuchtstofflampen gemäß dem Stand der Technik sein, die über eine Länge von 15 mm und mehr von den jeweiligen Endflächen 101, 102 jeweils in die Endbereiche 11, 12 des abgeschlossenen Volumens hineinragen können. Die elektrischen Zuleitungen 301, 302 können beispielsweise jeweils in Richtung der Endflächen 101, 102 gebogen sein, so dass die Elektroden mit einem Abstand von vorzugsweise etwa 8 mm jeweils von den Endflächen 101, 102 angeordnet sein können. Dadurch kann vorteilhafterweise der Bereich des abgeschlossenen Volu mens 10, in dem ein Plasma erzeugt werden kann, zu den Endflächen hin vergrößert werden.
Weiterhin können die Elektroden 31, 32 wie in 1B gezeigt beispielsweise durch das Biegen der elektrischen Zuleitungen 301, 302 jeweils zu den Endflächen 101, 102 hin exzentrisch hinsichtlich der inneren Querschnittsfläche des Hohlkörpers 100 und seiner Längsachse 1 angeordnet sein und dabei beide wie die Ausnehmungen 201, 202 der Trennelemente 21, 22 demselben Teilbereich 110 der Mantelfläche 103 zugewandt sein. Dadurch kann es möglich sein, dass ein Plasma in der Nähe der Elektroden 31, 32 nahe der Mantelfläche 103 in dem Teilbereich 110 erzeugt werden kann.
Eine perspektivische Ansicht der Trennelemente 21, 22 ist in 1C gezeigt.
Alternativ können elektrische Durchführungen 41, 42 auch über eine geringere Länge jeweils in einen Endbereich 11, 12 des abgeschlossenen Volumens 10 hineinragen, so dass es nicht erforderlich sein muss, die elektrischen Zuleitungen 301, 302 jeweils in Richtung der Endflächen 101, 102 zu biegen. Durch kürzere elektrische Durchführungen beispielsweise mit einer Länge von etwa 5 mm oder weniger kann ebenfalls wie oben beschrieben eine vorteilhafte Vergrößerung des Bereichs des abgeschlossenen Volumens 10 ermöglicht werden, in dem ein Plasma erzeugt werden kann. Ebenfalls kann mit solchen, kürzeren elektrischen Durchführungen eine vorteilhafte exzentrische Anordnung der Elektroden 31, 32 möglich sein.
Weiterhin können elektrische Durchführungen 301, 302 außerhalb des Hohlkörpers 100 jeweils einen Metallsockel, etwa einen Aluminium-Sockel, aufweisen (nicht gezeigt), der jeweils die elektrischen Kontakte 401, 402 aufweisen kann. Ein solcher Metallsockel kann beispielsweise eine Länge von etwa 10 mm aufweisen und unmittelbar jeweils an eine Endfläche 101, 102 angrenzen.
Das abgeschlossene Volumen 10 weist ein Leuchtgas auf, der vorzugsweise Quecksilberdampf enthalten oder Quecksilberdampf sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Leuchtgas auch Edelgase oder Stickstoff aufweisen. Bevorzugt kann das Leuchtgas Quecksilberdampf und ein Edelgasgemisch aus 90% Argon und 10% Krypton aufweisen.
Das Beleuchtungselement 1000 kann vorzugsweise nach dem Prinzip einer Heißkathoden-Fluoreszenzlampe arbeiten. Dies kann insbesondere bedeuten, dass die Elektroden 31, 32 auch als Heizkathoden ausgeführt sind, etwa in Form von Glühwendeln, wie in den 1A und 1B angedeutet. Durch eine Ionisierung des Leuchtgases mittels aus den Elektroden 31, 32 austretenden Elektronen und eine Spannung zwischen den Elektroden 31, 32 kann ein Plasma im Leuchtgas erzeugt werden und das Leuchtgas kann zur Lichtemission angeregt werden. Das Plasma kann sich dabei vorzugsweise zwischen den Elektroden 31, 32 ausbilden. Wenn ein Plasma zwischen den Elektrode 31, 32 erzeugt ist, kann es möglich sein, dass die Elektroden 31, 32 nur noch eine Funktion als Elektroden aber nicht mehr als Glühkathoden erfüllen müssen.
Die Wandung des Hohlkörpers 100 kann weiterhin insbesondere auf der Mantelfläche 103 oder zumindest in Teilbereichen dieser einen Leuchtstoff mit einem Wellenlängenkonversionsstoff aufweisen, der beispielsweise durch den Quecksilberdampf erzeugtes kurzwelliges ultraviolettes Licht in Licht mit einer anderen, vorzugsweise im sichtbaren Bereich liegenden Wellen länge umwandeln kann. Besonders bevorzugt ist hierbei ein Leuchtstoff mit einem Wellenlängenkonversionsstoff, durch den das Beleuchtungselement 1000 mischfarbiges Licht mit einem für einen Betrachter weißen Leuchteindruck emittieren kann. Die Wandung kann hierbei bevorzugt transparent für das emittierte Licht sein, jedoch opak und nicht-transparent für ultraviolettes Licht sein.
Das Beleuchtungselement 1000 weist gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen den Elektroden 31, 32 jeweils ein erstes Trennelement 21 beziehungsweise ein zweites Trennelement 22 auf. Die Trennelemente 21, 22 können dabei jeweils die Endbereiche 11, 12 begrenzen. Die Trennelemente 21, 22 können vorzugsweise eine Form aufweisen, die an die Querschnittsfläche des abgeschlossenen Volumens 10 und an die Innenseite der Mantelfläche 103 des Hohlkörpers 100 angepasst ist, das heißt, dass die Trennelemente 21, 22 vorzugsweise wie die Querschnittsfläche des abgeschlossenen Volumens 10 eine kreisförmige Form aufweisen. Insbesondere können die Trennelemente 21, 22 kreisförmige Plättchen mit einem Durchmesser sein, der dem Durchmesser der Querschnittsfläche des abgeschlossenen Volumens entsprechen kann oder vorzugsweise etwas kleiner sein kann. Die Trennelemente 21, 22 können beispielsweise einen Durchmesser von etwa 14 mm bis etwa 15 mm und eine Dicke von etwa 0,5 mm aufweisen und aus Glimmer hergestellt sein. Ein bevorzugte Form der Trennelemente 21, 22 weist bei einer kreisförmigen Querschnittsfläche eine sektorförmige Ausnehmung 201, 202 mit einem Öffnungswinkel von etwa 90 Grad auf, wie für ein Trennelement 21 in 3A beispielhaft dargestellt. Weiterhin können die Trennelemente 21, 22 andersartig geformte Ausnehmungen 201 aufweisen, wie beispielsweise in den Ausführungsbeispielen gemäß der 3B bis 3D gezeigt.
Die Trennelemente 21, 22 können jeweils über Haltestege 411, 412 jeweils an den elektrischen Durchführungen 41, 42 angebracht sein. Die Haltestege 411, 412 können dabei jeweils selbst an den elektrischen Durchführungen 41, 42 angebracht sein oder jeweils ein Teil von diesen sein. Vorzugsweise weisen die Trennelemente 21, 22 einen Anstand von etwa 15 mm bis etwa 25 mm jeweils von den Endflächen 101, 102 auf.
Die Ausnehmungen 201, 202 der Trennelemente 21, 22 sind wie in 1B gezeigt exzentrisch hinsichtlich der inneren Querschnittsfläche des Hohlkörpers 100 und seiner Längsachse 1 angeordnet und beide demselben Teilbereich 110 der Mantelfläche 103 zugewandt. Dadurch kann es möglich sein, dass gewährleistet wird, dass ein Plasma, das zwischen den Elektroden 21, 22 erzeugt werden kann, nahe der Mantelfläche im Teilbereich 110 durch die Ausnehmungen 201, 202 hindurch tritt. Dadurch kann es beispielsweise auch möglich sein, vorteilhafterweise eine Plasmabildung im Bereich der Trennelemente 21, 22 in einem dem Teilbereich 110 abgewandten Teilbereich des abgeschlossenen Volumens zu erreichen.
Durch die exzentrische Anordnung der Ausnehmungen 201, 202 und der Elektroden 31, 32 sowie durch den geringen Abstand von etwa 8 mm der Elektroden jeweils von den Endflächen 101, 102 kann im Teilbereich 110 eine erhöhte Leuchtintensität in den Endbereichen 11, 12 ermöglicht werden und damit eine verbesserte Endenausleuchtung für das Beleuchtungselement 1000. Weiterhin können die Elektroden 31, 32 jeweils einen Abstand von weniger als 8 mm jeweils zu den Endflächen 101, 102 aufweisen, so etwa einen Abstand von etwa 4 mm bis 5 mm, was zu einer weiteren Erhöhung der Leuchtintensität nahe den Endflä chen 101, 102 und damit zu noch einer besseren Endenausleuchtung des Beleuchtungselements 1000 führen kann.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 ist ein weiteres Beleuchtungselement 2000 gezeigt, das dem Beleuchtungselement 1000 entspricht und zusätzlich zum ersten Trennelement 21 und zum zweiten Trennelement 22 ein drittes Trennelement 23 und ein viertes Trennelement 24 aufweist. Das dritte und vierte Trennelement 23, 24 sind dabei jeweils zwischen den Elektroden 31, 32 und den Endflächen 101, 102 angeordnet. Dabei können die Trennelemente 23, 24 jeweils zu den Endflächen 101, 102 einen Abstand von etwa 3 mm aufweisen.
Die Trennelemente 23, 24 können an die innere Querschnittsfläche des Hohlkörpers 100 angepasst sein und daher eine Form ähnlich der Querschnittsfläche des abgeschlossenen Volumens 10 aufweisen. Vorzugsweise weisen die Trennelemente einen etwas kleineren Durchmesser als der Durchmesser der Querschnittsfläche des abgeschlossenen Volumens 10 auf, so beispielsweise etwa 14 mm bei einem Durchmesser von etwa 15 mm der inneren Querschnittsfläche. Die Trennelemente können dabei eine Dicke von etwa 0,5 mm aufweisen und aus Glimmer hergestellt sein. Die Trennelemente 23, 24 können so ausgeführt sein, dass die elektrischen Durchführungen 41, 42 jeweils durch sie hindurch führen. Vorzugsweise können die Trennelemente 23, 24 an den elektrischen Durchführungen 41, 42 angebracht sein.
Durch die Trennelemente 23, 24 kann es möglich sein, dass die Wärme, die durch die Elektroden 31, 32 und/oder durch das Plasma im abgeschlossenen Volumen 10 abgegeben wird, jeweils von den Endflächen 101, 102 abgehalten werden kann und so die Endflächen 101, 102 zumindest zum Teil thermisch von dem Rest des abgeschlossenen Volumens 10 isoliert werden. Dadurch kann es möglich sein, dass die Endflächen 101, 102 des Beleuchtungselements 2000 im Vergleich zu den Endflächen 101, 102 des Beleuchtungselements 1000 der 1 eine niedrigere Temperatur aufweisen, wodurch beispielsweise auch die elektrischen Kontakte 401, 402 einer niedrigeren Temperatur ausgesetzt sind. Durch einen etwas geringeren Durchmesser der Trennelemente 23, 24 im Vergleich zum Durchmesser des abgeschlossenen Volumens kann das Leuchtgas das gesamte abgeschlossene Volumen 10 einnehmen. Alternativ oder zusätzlich können das dritte Trennelement 23 und/oder das vierte Trennelement 24 Öffnungen oder Ausnehmungen aufweisen.
In den 3A bis 3D sind Ausführungsbeispiele für ein erstes Trennelement 21 gezeigt, die ebenso für ein zweites Trennelement 22 gelten können. Sie sind dabei rein beispielhaft und nicht in beschränkendem Sinne mit einer zugrunde gelegten Kreisform gezeigt. Ein solches Trennelement mit einer zugrunde gelegten Kreisform kann besonders geeignet sein für ein Beleuchtungselement mit einem kreisförmigen Querschnitt des abgeschlossenen Volumens 10. Insbesondere kann ein Trennelement 21, 22 auch beispielsweise eine elliptische oder eine n-eckige Form aufweisen, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 3 ist, und insbesondere eine Form, die an die Querschnittsfläche des abgeschlossenen Volumens angepasst ist. Es kann weiterhin auch möglich sein, dass die dem Trennelement 21, 22 zugrunde gelegte Form nicht mit der Form des Querschnitts des abgeschlossenen Volumens 10 übereinstimmt.
Das Trennelement 21 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3A weist eine sektorförmige Ausnehmung 201 auf. Der Öffnungswinkel 211 der sektorförmigen Ausnehmung kann dabei beispielsweise größer als 0 Grad und kleiner oder gleich etwa 180 Grad sein, vorzugsweise größer oder gleich etwa 90 Grad und kleiner oder gleich etwa 180 Grad. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Öffnungswinkel 211 etwa 90 Grad sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß der 3B ist ein Trennelement 21 gezeigt, das eine segmentförmige Ausnehmung 201 aufweist. Die segmentförmige Ausnehmung kann dabei beispielsweise kleiner oder gleich der halben Fläche des Trennelements 21 sein und bevorzugt kleiner als die halbe Fläche des Trennelements 21 sein.
Die in den 3C und 3D gezeigten Ausführungsbeispiele für ein Trennelement 21 weisen lochförmige Ausnehmungen 201 auf. Lediglich beispielhaft ist im Ausführungsbeispiel der 3C eine ellipsenförmige Ausnehmung 201 gezeigt und im Ausführungsbeispiel der 3D eine rechteckige Ausnehmung 201. Eine lochförmige Ausnehmung kann weiterhin beispielsweise auch kreisförmig oder n-eckförmig sein, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 3 bezeichnet. Vorzugsweise kann eine lochförmige Ausnehmung 201 wie in den Ausführungsbeispielen der 3C und 3D gezeigt, exzentrisch angeordnet sein.
Insbesondere kann eine Ausnehmung 201 auch eine Form aufweisen, die aus einer Kombination der in den 3A bis 3D gezeigten Ausnehmungen 201 hervorgeht.
Das Ausführungsbeispiel der 4A zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 4000 mit vier Beleuchtungselementen 2000 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2 oder auch Beleuchtungselementen 1000 gemäß der 1. Die Anzahl der Beleuchtungselementen 2000 ist dabei rein exemplarisch und nicht in beschränkendem Sinne gezeigt. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn eine Beleuchtungsvorrichtung 4000 acht bis 25 Beleuchtungselemente 2000 aufweist. Die Beleuchtungselemente 2000 können dabei parallel mit einem Abstand von etwa 10 cm oder mehr zueinander angeordnet sein. Die 4B zeigt einen Ausschnitt des Ausführungsbeispiels der 4A für den Fall das die in 2 gezeigten Beleuchtungselemente verwendet werden. Die folgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels nimmt Bezug auf beide 4A und 4B.
Die Beleuchtungsvorrichtung 4000 kann beispielsweise zwei Schienen 60 aufweisen, die als Haltevorrichtung für die Beleuchtungselemente 2000 dienen können. Die Schienen 60 können dabei Teile einer übergeordneten Haltevorrichtung wie etwa einem Rahmen sein. Vorzugsweise kann es sich bei den Schienen 60 um Metallschienen handeln, die beispielsweise Aluminium aufweisen oder als Aluminiumschienen ausgeführt sind. Weiterhin können die Schienen 60 auch einen Kunststoff oder eine Keramik aufweisen oder aus einem Kunststoff oder einer Keramik sein. Es kann besonders vorteilhaft sein, wenn die Schienen 60 eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung 4000 nur eine der beiden Schienen 60 aufweisen.
Eine Schiene 60 kann Teilbereiche 63 aufweisen, in oder an denen Beleuchtungselemente 2000 angeordnet werden können. Beispielsweise kann eine Schiene 60 Öffnungen 63 aufweisen, die beispielsweise als Vertiefungen ausgeführt sind und in denen die Beleuchtungselemente 2000 angeordnet sind. Dabei können die Beleuchtungselemente 2000 vorzugsweise in den Endbereichen mittels eines Haftmittels 71 an den Schienen 60 befestigt sein. Das Haftmittel weist vorzugsweise eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, um einen geringen Wärmeübergangswiderstand zwischen einem Beleuchtungselement 2000 und einer Schiene 60 zu ermöglichen. Bevorzugt kann als Haftmittel 71 ein Metall-gefüllter Klebstoff verwendet werden, beispielsweise ein mit Kupfer oder einer Kupferverbindung gefüllter Klebstoff wie etwa beispielsweise ein so genannter Malachit-Kitt. Weiterhin kann eine Schiene 60 auch Haltemittel wie etwa Klemmen oder Klammern zur Befestigung von Beleuchtungselementen 2000 aufweisen (nicht gezeigt).
Aufgrund einer guten Wärmeableitung über einen guten thermischen Kontakt eines Beleuchtungselements 2000 mit einer Schiene 60 mittels des Haftmittels 71 kann es insbesondere möglich sein, den mit der Schiene 60 in Kontakt stehenden Bereich des Endbereichs des Beleuchtungselements 2000 beispielsweise im Vergleich zum Mittelbereich des Beleuchtungselements 2000 oder einer Elektrode 31, 32 auf einer niedrigeren Temperatur zu halten. Insbesondere kann es dabei vorteilhaft sein, wenn sich in einem mit der Schiene 60 in Kontakt stehenden Bereich ein so genannter Kaltpunkt („cold spot") 80 ausbildet. Ein Kaltpunkt 80 kann bedeuten, dass es keinen Bereich in dem abgeschlossenen Volumen des Beleuchtungselements 2000 gibt, an dem die Temperatur niedriger ist. Der in der 4B eingezeichnete Bereich für einen Kaltpunkt 80 ist dabei beispielhaft zu verstehen. Insbesondere kann sich ein Kaltpunkt 80 an einem beliebigen Punkt vorteilhafterweise zwischen dem dritten Trennelement 23 und der Endfläche 101 des abgeschlossenen Volumens 10 oder zwischen dem vierten Trennelement 24 und der Endfläche 102 des abgeschlossenen Volumens ausbilden. Da durch die Temperatur des Kaltpunkts 80 der Dampfdruck des Leuchtgases im abgeschlossenen Volumen des Beleuchtungselements 2000 bestimmt wird, kann durch eine Kontrolle der Temperatur eines Kaltpunkts 80 der Anteil des in der Gasphase vorliegenden Leuchtgases und damit auch die Leuchtintensität des Beleuchtungselements 2000 eingestellt werden. Durch ein drittes und viertes Trennelement 23 und 24 jeweils zwischen den Elektroden 31, 32 und den Endflächen 101, 102 des abgeschlossenen Volumens 10 kann durch eine Wärmeisolierung eine Kontrolle der Temperatur des Kaltpunkts 80 vorteilhafterweise unterstützt werden. Bevorzugt kann es möglich sein, dass in einem Beleuchtungselement 2000 der Beleuchtungsvorrichtung 4000 auf diese Weise ein Kaltpunkt von etwa 50°C erreicht werden kann, wodurch es möglich sein kann, dass das Beleuchtungselement 2000 nahe eines Effizienzoptimums betrieben werden kann, was sich vorteilhaft auf die Leuchtintensität und/oder die Lebensdauer des Beleuchtungselements 2000 auswirken kann.
Weiterhin kann die Beleuchtungsvorrichtung 4000 elektrische Kontakte 61 für die Beleuchtungselemente 2000 aufweisen, die beispielsweise auf den Schienen 60 angeordnet sind und beispielsweise über elektrische Leitungen 62 einen elektrischen Anschluss der Beleuchtungselemente 2000 an eine Strom- und/oder Spannungsversorgung ermöglichen können.
Eine Schiene 60 kann weiterhin eine Wärmesenke aufweisen, beispielsweise Kühlrippen oder ein Peltier-Element, die etwa auf einer den Beleuchtungselementen 2000 abgewandten Seite der Schiene 60 angebracht sein können. Alternativ oder zusätzlich kann Wärme von einer Schiene 60 durch Wärmeleiter wie etwa so genannten Heatpipes zu einer Wärmesenke abgeleitet werden.
Eine Schiene 60 kann weiterhin alternativ oder zusätzlich eine Wärmequelle aufweisen, beispielsweise einen Heizdraht oder ein Peltier-Element, durch die der Schiene 60 und zumindest Teilbereichen, vorzugsweise Endflächen und/oder Endbereichen, von Beleuchtungselementen Wärme zugeführt werden kann.
Durch eine Wärmesenke und/oder eine Wärmequelle kann es möglich sein, die Temperatur eines Kaltpunkts einzustellen, wodurch es weiterhin möglich sein kann, die Beleuchtungselemente einer Beleuchtungsvorrichtung unabhängig von einer Umgebungstemperatur zumindest nahe eines Effizienzoptimums zu betreiben.
Die 5A zeigt eine Messung der Leuchtintensitätsverteilung während des Betriebs eines Beleuchtungselements 2000 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2, dargestellt durch die Kurve 501. Das abgeschlossene Volumen 10 hatte dabei eine Zylinderform mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche mit einem Durchmesser von etwa 15 mm, umschlossen von einer zylinderförmigen Wandung aus Glas mit einem Außendurchmesser von etwa 16 mm. Das erste Trennelement 21 und das zweite Trennelement 22 wiesen jeweils eine sektorförmige Ausnehmung 201, 202 mit einem Öffnungswinkel 211 von etwa 90 Grad gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3A auf. Der Abstand der Elektroden jeweils von den Enden 101 beziehungsweise 102 des abgeschlossenen Volumens betrug etwa 4,5 mm und die Elektroden waren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 exzentrisch zum Mittelpunkt der Querschnittsfläche des abgeschlossenen Volumens auf der gleichen Seite wie die Ausnehmungen 201 des ersten und zweiten Trennelements 21 und 22 angeordnet.
Weiterhin zeigt die 5A eine Messung der Leuchtintensitätsverteilung während des Betriebs eines herkömmlichen Beleuchtungselements gemäß dem Stand der Technik, dargestellt durch die Kurve 502. Bei dem herkömmlichen Beleuchtungselement gemäß dem Stand der Technik handelt es sich um eine Heißkathoden-Fluoreszenzlampe mit einem abgeschlossenen Volumen und einer Wandung wie in dem zu vergleichenden Beleuch tungselement 2000, wobei die Elektroden jeweils etwa 21 mm von den Enden des abgeschlossenen Volumens beabstandet waren und mittig in der Querschnittsfläche des abgeschlossenen Volumens angeordnet waren.
Die Lichtintensitätsverteilungen gemäß der Kurven 501 und 502 wurden jeweils mit einer Messanordnung 500 gemäß der 58 entlang eines Teils des Beleuchtungselements 2000 beziehungsweise des Beleuchtungselements gemäß dem Stand der Technik gemessen.
Die Messanordnung umfasste dabei einen Lichtleiter 520, der einen Teil des von einem Beleuchtungselement im Betrieb emittierten Lichtes zu einem Spektrometer 530 leitete. Das dem Beleuchtungselement zugewandte Ende 521 des Lichtleiters 520 erfasste dabei Licht in einem Kegel mit einem Öffnungswinkel 523 von etwa 30 Grad und war mit einem Abstand 522 von etwa 11 mm zum Beleuchtungselement angeordnet. Der von dem Spektrometer 530 gemessene Teil des emittierten Lichts ist somit ein Maß für die Leuchtintensität eines Beleuchtungselements in Abhängigkeit von der Messposition des Endes 521 des Lichtleiters 520. Durch Verschieben zumindest des Endes 521 des Lichtleiters 520 parallel zur Längsachse 1 des Beleuchtungselements konnte so eine Messung der Leuchtintensität des Beleuchtungselements entlang der Längsachse 1 gemessen werden, wobei die Messposition beginnend von der Endfläche auf der x-Achse in 5A aufgetragen ist. Die vertikale Achse des Graphen der 5A bezeichnet ein Maß für die Leuchtintensität innerhalb des durch die Messanordnung 500 vorgegebenen Messbereichs in arbiträren Einheiten. Insbesondere zur Messung der Leuchtintensität des Beleuchtungselements 2000 war das Ende 521 des Lichtleiters 520 so zum Beleuchtungselement 2000 angeordnet, dass die Ausnehmungen 201 der Trennele mente 21, 22 dem Ende 521 des Lichtleiters 520 zugewandt waren. Gemäß der Darstellung der 1B bedeutet dies, dass das Ende 521 des Lichtleiters 520 dem Teilbereich 110 zugewandt war.
Der erste Messpunkt der Kurve 501 sowie der Kurve 502 lag jeweils bei einer Messposition von etwa 5 mm. Die Linien 503 kennzeichnen einen Wert des Maßes für die Leuchtintensität, der dem halben Wert entspricht, der bei einer Messposition von etwa 100 mm gemessen wurde. Die Pfeile 504 und 505 kennzeichnen die Messpositionen, bei denen der halbe Wert 503 beim Beleuchtungselement 2000 beziehungsweise beim Beleuchtungselement gemäß dem Stand der Technik gemessen wurde. Der Pfeil 504 kennzeichnet dabei eine Messposition von etwa 10 mm, während der Pfeil 505 eine Messposition von etwa 30 mm kennzeichnet, woraus sich eine verbesserte Endenausleuchtung in Form einer höheren Leuchtintensität nahe eines Endes 101 für das erfindungsgemäße Beleuchtungselement 2000 im Vergleich zum Beleuchtungselement gemäß dem Stand der Technik ergibt.
Die 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung 5000 mit einer Haltevorrichtung gemäß der Beleuchtungsvorrichtung 4000 nach dem Ausführungsbeispiel der 4A und 4B. Die Beleuchtungsvorrichtung 4000 ist dabei in der 6 in Blickrichtung entlang der Schienen 60 in der 4A gezeigt. Die Beleuchtungsvorrichtung 5000 weist dabei eine bevorzugte Abstrahlrichtung 404, angedeutet durch die Pfeile, auf. Die Beleuchtungselemente 2000 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 der Beleuchtungsvorrichtung 4000 sind daher so angeordnet, dass die Ausnehmungen 201, 202 des ersten und des zweiten Trennelements 21 und 22 und gegebenen falls auch die exzentrisch angeordneten Elektroden 31 und 32 in Richtung der Abstrahlrichtung 404 angeordnet sind, das heißt, dass der Teilbereich 110 gemäß der 1B eines Beleuchtungselements 2000 in die Abstrahlrichtung 404 zeigt. Dadurch lässt sich erreichen, dass sich das im Betrieb der Beleuchtungselemente 2000 erzeugte Plasma insbesondere in den Endbereichen 11, 12 der Beleuchtungselemente 2000 auf der der Abstrahlrichtung 404 zugewandten Seite des abgeschlossenen Volumens 10 befindet, wodurch in Abstrahlrichtung 404 eine vorteilhafte Erhöhung der Leuchtintensität der Beleuchtungselemente 2000 in den Endbereichen 11, 12 erreicht werden kann.
Dabei kann eine Reflektoreinrichtung 401 auf einer Seite der Beleuchtungsvorrichtung 5000 angeordnet sein. Durch die Reflektoreinrichtung 401 kann das von den Beleuchtungselementen 2000 zur Reflektoreinrichtung 401 hin emittierte Licht vorzugsweise in die Abstrahlrichtung 404 der Beleuchtungsvorrichtung 5000 reflektiert werden. Insbesondere kann die Reflektoreinrichtung 401 so ausgeführt sein, dass die Beleuchtungsvorrichtung 5000 eine homogene Leuchtdichteverteilung in Abstrahlrichtung 404 aufweist. Dazu kann die Reflektoreinrichtung 401 beispielsweise eine matt-weiße Oberfläche 402 aufweisen, die diffus reflektierend sein kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Oberfläche 402 gerichtet reflektierende Reflektoren, etwa Evolventenreflektoren, aufweisen.
Weiterhin kann zusätzlich oder alternativ auf der der Reflektoreinrichtung 401 gegenüberliegenden Seite der Beleuchtungsvorrichtung 5000 in Abstrahlrichtung 404 der Beleuchtungsvorrichtung 5000 eine Streuvorrichtung 403 angeordnet sein. Die Streuvorrichtung 403 kann beispielsweise eine transparente Streuscheibe mit zumindest einer Oberfläche mit einer regel mäßigen oder unregelmäßigen Mikrostrukturierung sein. Eine Streuvorrichtung 403 kann sich dabei vorteilhaft auf eine homogene Leuchtdichteverteilung in Abstrahlrichtung 404 der Beleuchtungsvorrichtung 5000 auswirken.
Insbesondere kann beispielsweise mit einer Beleuchtungsvorrichtung 5000 eine Bildschirmhinterleuchtung realisiert werden, die Beleuchtungselemente 2000 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 mit einer Länge von etwa 783 mm aufweisen, die so angeordnet sind, dass die Beleuchtungsvorrichtung 5000 im Betrieb in Abstrahlrichtung 404 bei einem Betrachter den Eindruck einer gleichmäßig leuchtenden Fläche mit einer Länge von etwa 783 mm und einer Breite von etwa bis zu 150 cm erweckt werden kann. Die gleichmäßig leuchtende Fläche kann dabei beispielsweise eine Leuchtdichte von etwa 1300 cd/m² aufweisen. Die Beleuchtungsvorrichtung 5000 zu Bildschirmhinterleuchtung kann dabei alternativ kein Streuelement 403 und/oder kein Reflektorelement 401 aufweisen.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 ist ein Bildschirm mit einer als Bildschirmhinterleuchtung ausgeführten Beleuchtungsvorrichtung 5000 gezeigt. Durch die Verwendung von Beleuchtungselementen 2000 gemäß den vorangehenden Ausführungsbeispielen kann ein Bereich 5001 der Beleuchtungsvorrichtung 5000 zur Hinterleuchtung einer aktiven Matrix 700 verwendet werden. Die aktive Matrix kann dabei beispielsweise als Flüssigkristallmatrix mit oder ohne Dünnfilmtransistormatrix ausgeführt sein.
Die Ausnehmungen 201, 202 des ersten und zweiten Trennelements 21, 22 sowie die Elektroden 31, 32 können dabei vorzugsweise der aktiven Matrix zugewandt sein, so dass die Leuchtintensität im Teilbereich 110 der Mantelfläche 103 ge mäß der 1B vorteilhafterweise in den Endbereichen 11, 12 gegenüber einem Beleuchtungselement gemäß dem Stand der Technik erhöht sein kann.
In den Bereichen 5002 ist die Lichtintensität zu gering oder keine Lichtemission vorhanden, so dass diese Bereiche nicht zu Hinterleuchtung verwendet werden können. Dabei können die Bereiche 5002 beispielsweise durch den Abstand einer Endfläche 101, 102 eines Beleuchtungselements 2000 zu der Messposition 504 in der Messung 501 gemäß der 5A definiert sein, das heißt, dass es möglich sein kann, dass nur der Bereich eines Beleuchtungselements 2000 zu Hinterleuchtung verwendet werden kann, bei dem die Lichtintensität zumindest etwa der halben maximalen Lichtintensität entspricht. Daraus wird sofort ersichtlich, dass durch eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung mit Beleuchtungselementen 2000 ein Bildschirm mit einem kleineren, nicht zur Hinterleuchtung verwendbaren Randbereich 5002 möglich sein kann als mit Beleuchtungselementen gemäß dem Stand der Technik.
Weitere Elemente des Bildschirms wie etwa ein Gehäuse, elektrische Zuleitungen und elektrische Strom- und Spannungsquellen sind gemäß dem Stand der Technik bekannt und in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 nicht gezeigt.
In dem Ausführungsbeispiel der 8 ist Beleuchtungselement 8000 gezeigt, das elektrische Durchführungen 41, 42 aufweist, nicht in das abgeschlossene Volumen 10 hineinragen. Die Herstellung eines Beleuchtungselements mit solchen elektrischen Durchführungen ist beispielsweise in der Druckschrift WO 01/37307 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Durch elektrische Durchführungen 41, 42, die nicht in das abgeschlossene Volu men 10 hineinragen, kann es vorteilhafterweise möglich sein, dass eine homogenere Leuchtintensität insbesondere in den Endbereichen 11, 12 erreicht werden kann.
Das Beleuchtungselement 8000 kann insbesondere bis auf die Form der elektrischen Durchführungen 41, 42 die Merkmale des Beleuchtungselements 2000 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 aufweisen. Dabei kann das Beleuchtungselement 8000 auch Elektroden 31, 32 aufweisen, die exzentrisch hinsichtlich der Querschnittsfläche des abgeschlossenen Volumens 10 angeordnet sind (nicht gezeigt).
Weiterhin kann auch ein Beleuchtungselement 1000 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A und 1B elektrische Durchführungen gemäß dem Beleuchtungselement 8000 aufweisen. Insbesondere kann eine Beleuchtungsvorrichtung 4000, 5000 gemäß zumindest einem der Ausführungsbeispiele der 4A, 4B und 6 oder ein Bildschirm gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 Beleuchtungselemente 9000 aufweisen, die nach dem Prinzip einer Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe arbeiten. Das Ausführungsbeispiel gemäß der 9 zeigt ein Beleuchtungselement 9000 mit Elektroden 31, 32, das nach dem Prinzip einer Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe arbeiten kann. Insbesondere kann ein Beleuchtungselement 9000 alle weiteren Merkmale eines Beleuchtungselements 1000 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1A und 1B oder eines Beleuchtungselements 2000 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 aufweisen. Weiterhin kann eine Beleuchtungsvorrichtung 4000, 5000 gemäß zumindest einem der Ausführungsbeispiele der 4A, 4B und 6 oder ein Bildschirm gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 Beleuchtungselemente 9000 aufweisen, die nach dem Prinzip einer Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe arbeiten.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der genannten Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Beleuchtungselement, umfassend – einen Hohlkörper (100) mit einem abgeschlossenen Volumen (10), das ein Leuchtgas aufweist, – eine erste Elektrode (31) und – eine zweite Elektrode (32) angeordnet in dem angeschlossenen Volumen, und – ein erstes Trennelement (21) und ein zweites Trennelement (22) angeordnet zwischen der ersten Elektrode (31) und der zweiten Elektrode (32).
Beleuchtungselement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem das Leuchtgas ein Gas aus einer Gruppe aufweist und die Gruppe gebildet wird durch Helium, Neon, Krypton, Argon, Quecksilber und Stickstoff.
Beleuchtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Hohlkörper zumindest teilweise transparent ist.
Beleuchtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Hohlkörper (100) einen Wellenlängenkonversionsstoff aufweist.
Beleuchtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Hohlkörper (100) eine zylinderähnliche Form mit einer ersten Endfläche (101) in einem ersten Endbereich (11), einer zweiten Endfläche (102) in einem zweiten Endbereich (12) und einer Mantelfläche (103) umfasst und eine kreisförmige, eine ellipsenförmige, eine quadratische oder eine rechteckige innere Querschnittsfläche aufweist.
Beleuchtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das erste Trennelement (21) und/oder das zweite Trennelement (22) eine Ausnehmung (201, 202) aufweist.
Beleuchtungselement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Ausnehmung (201, 202) eine sektorförmige, eine segmentförmige, eine kreisförmige, eine elliptische oder eine rechteckige Form aufweist.
Beleuchtungselement nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem das erste Trennelement (21) und/oder das zweite Trennelement (22) bis auf die Ausnehmung (201, 202) die innere Querschnittsfläche des Hohlkörpers (100) bedeckt.
Beleuchtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Beleuchtungselement eine Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe umfasst.
Beleuchtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die erste Elektrode (31) und/oder die zweite Elektrode (32) eine Glühkathode aufweist.
Beleuchtungselement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die erste Elektrode (31) und/oder die zweite Elektrode (32) als Glühwendel ausgeführt ist.
Beleuchtungselement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Hohlkörper (100) eine erste (101) und zweite (102) Endfläche aufweist und die Glühwendeln zu den Endflächen hin umgebogen sind.
Beleuchtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Beleuchtungselement eine Heißkathoden-Fluoreszenzlampe umfasst.
Beleuchtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin umfassend – eine erste elektrische Durchführung (41) mit ersten elektrischen Kontakten (401) außerhalb des Hohlkörpers (100) und – eine zweite elektrische Durchführung (42) mit zweiten elektrischen Kontakten (402) außerhalb des Hohlkörpers (100), wobei – die erste Elektrode (31) elektrisch leitend mit der ersten elektrischen Durchführung (41) verbunden ist und – die zweite Elektrode (32) elektrisch leitend mit der zweiten elektrischen Durchführung (42) verbunden ist.
Beleuchtungselement nach Anspruch 5, bei dem die der ersten Elektrode (31) von der ersten Endfläche (101) und die zweite Elektrode (32) von der zweiten Endfläche (102) beabstandet ist.
Beleuchtungselement nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem im Betrieb im Leuchtgas ein Plasma erzeugt wird, wobei sich das Plasma von der ersten Elektrode (31) bis zur zweiten Elektrode (32) durch die Ausnehmung (201) im ersten Trennelement (21) und/oder durch die Ausnehmung (202) im zweiten Trennelement (22) erstreckt.
Beleuchtungselement nach einem der Ansprüche 6 bis 8 und 15, bei dem die Ausnehmung (201) des ersten Trennelements (21) und/oder die Ausnehmung (202) des zweiten Trennelements (22) exzentrisch hinsichtlich der inneren Querschnittsfläche des Hohlkörpers (100) angeordnet sind.
Beleuchtungselement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die erste Elektrode (31) und/oder die zweite Elektrode (32) exzentrisch hinsichtlich der inneren Querschnittsfläche des Hohlkörpers (100) angeordnet sind.
Beleuchtungselement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die exzentrisch angeordnete Ausnehmung (201) des ersten Trennelements (21) auf der gleichen Seite (110) angeordnet ist wie die exzentrisch angeordnete erste Elektrode (31) und/oder die exzentrisch angeordnete Ausnehmung (202) des zweiten Trennelements (22) auf der gleichen Seite angeordnet ist wie die exzentrisch angeordnete zweite Elektrode (32).
Beleuchtungselement nach Anspruch 14, bei dem – das erste Trennelement (21) mit der ersten elektrischen Durchführung (41) verbunden ist und – das zweite Trennelement (22) mit der zweiten elektrischen Durchführung (42) verbunden ist.
Beleuchtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Hohlkörper (100) eine erste Endfläche (101) in einem ersten Endbereich (11), aufweist, wobei die erste Elektrode (31) in diesem ersten Endbereich angeordnet ist und ein drittes Trennelement (23) zwischen der ersten Elektrode (31) und der ersten Endfläche angeordnet ist.
Beleuchtungselement nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Hohlkörper (100) eine zweite Endfläche (102) in einem zweiten Endbereich (12) aufweist, wobei die zweite Elektrode (32) in diesem zweiten Endbereich angeordnet ist und ein viertes Trennelement (24) zwischen der zweiten Elektrode (32) und der zweiten Endfläche angeordnet ist.
Beleuchtungselement nach Anspruch 21 oder 22, bei dem das dritte Trennelement (23) und/oder das vierte Trennelement (24) die innere Querschnittfläche des abgeschlossenen Volumens (10) bedecken.
Beleuchtungselement, umfassend – einen Hohlkörper (100) mit einem abgeschlossenen Volumen (10) das eine innere Querschnittsfläche aufweist, – eine erste Elektrode (31), und – eine zweite Elektrode (32) angeordnet im abgeschlossenen Volumen, wobei – das abgeschlossene Volumen (10) ein Leuchtgas aufweist, und – die erste Elektrode (31) und die zweite Elektrode (32) exzentrisch hinsichtlich der inneren Querschnittsfläche angeordnet sind.
Beleuchtungselement nach dem vorherigen Anspruch, weiterhin aufweisend zwei Trennelemente (23, 24), wobei die erste und zweite Elektrode (31, 32) zwischen den zwei Trennelementen (23, 24) angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung, umfassend – zumindest ein Beleuchtungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 23, und – eine Haltevorrichtung (60) für das zumindest eine Beleuchtungselement.
Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der das zumindest eine Beleuchtungselement mittels einem Haftmittels (71) an der Haltevorrichtung (60) befestigt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der das Haftmittel (71) einen Klebstoff umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der der Klebstoff mit Kupfer oder einer Kupferverbindung gefüllt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, bei der zumindest zwei Beleuchtungselemente in der Haltevorrichtung (60) angeordnet sind, wobei die zumindest zwei Beleuchtungselemente eine zylinderähnliche Form jeweils mit einer Längsachse (1) aufweisen und die Längsachsen (1) parallel zueinander angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30, bei der die Haltevorrichtung (60) eine Metallschiene umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 31, bei der die Haltevorrichtung (60) weiterhin zumindest einen Kühlkörper aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 32, weiterhin umfassend eine Reflektoreinrichtung (401), wobei die Reflektoreinrichtung (401) so angeordnet ist, dass das von der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung im Betrieb emittierte Licht in eine Richtung (404) abgestrahlt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 33, weiterhin umfassend eine Streuvorrichtung (403) angeordnet im Strahlengang der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung.
Bildschirm, umfassend – eine Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 34, und – eine aktive Matrix (700), wobei die aktive Matrix im Strahlengang der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet ist und eine Mehrzahl von Bildpunkten (701) aufweist.
Bildschirm nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Ausnehmung (201) des ersten Trennelements (21), die Ausnehmung (202) des zweiten Trennelements (22), die erste Elektrode (31) und die zweite Elektrode (32) exzentrisch angeordnet und der aktiven Matrix (700) zugewandt sind.