DE19729175A1

DE19729175A1 - Flachstrahler

Info

Publication number: DE19729175A1
Application number: DE19729175A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Vollkommer; Lothar Dr Hitzschke
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1999-01-14
Also published as: JP2000510283A; HUP0003101A3; CN1278375C; KR100417438B1; KR20000076318A; EP0968521A1; EP0968521B1; DE59814343D1; CA2281091C; CN1251205A; HUP0003101A2; JP3490461B2; TW393665B; WO1998043280A1; CA2281091A1

Description

Technisches Gebiet

Diese Patentanmeldung ist eine Zusatzanmeldung zur deutschen Patentan meldung mit dem Aktenzeichen 197 11 891.7.

Die Erfindung geht aus von einem Flachstrahler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Unter der Bezeichnung "Flachstrahler" sind hier Strahler mit einer flächigen Geometrie gemeint, die Licht emittieren, d. h. sichtbare elektromagnetische Strahlung, oder auch Ultraviolett(UV)- sowie Vakuumultraviolett(VUV)- Strahlung.

Derartige Strahlungsquellen eignen sich, je nach dem Spektrum der emittier ten Strahlung, für die Allgemein- und Hilfsbeleuchtung, z. B. Wohn- und Bürobeleuchtung bzw. Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen, beispiels weise LCD's (Liquid Crystal Displays), für die Verkehrs- und Signalbeleuch tung, für die UV-Bestrahlung, z. B. Entkeimung oder Photolytik.

Es handelt sich dabei insbesondere um Flachstrahler, wie in der EP 0 363 832 beschrieben. Bei dieser Art von Strahler sind entweder die Elektroden einer Polarität oder alle Elektroden, d. h. beiderlei Polarität, mittels einer dielektri schen Schicht von der Entladung getrennt (einseitig bzw. zweiseitig dielek trisch behinderte Entladung). Derartige Elektroden werden im folgenden auch verkürzend als "dielektrische Elektroden" bezeichnet.

Die dielektrische Schicht kann durch die Wandung des Entladungsgefäßes selbst gebildet sein, indem die Elektroden außerhalb des Entladungsgefäßes, etwa auf der Außenwandung, angeordnet sind. Ein Vorteil dieser Ausfüh rung mit äußeren Elektroden ist, daß keine gasdichten Stromdurchführun gen durch die Wandung des Entladungsgefäßes geführt werden müssen. Allerdings ist die Dicke der dielektrischen Schicht - ein wichtiger Parameter, der unter anderem die Zündspannung und die Brennspannung der Entla dung beeinflußt - im wesentlichen durch die Anforderungen an das Entla dungsgefäß, insbesondere dessen mechanische Festigkeit, festgelegt. Da die Höhe der erforderlichen Versorgungsspannung mit der Dicke der dielektri schen Schicht zunimmt, ergeben sich unter anderem folgende Nachteile. In erster Linie muß die für den Betrieb des Flachstrahlers vorgesehene Span nungsversorgung auf den höheren Spannungsbedarf ausgelegt werden. Dies ist in der Regel mit Mehrkosten und größeren Außenabmessungen verbun den. Außerdem sind höhere Sicherheitsvorkehrungen zum Berührungs schutz erforderlich.

Andererseits kann die dielektrische Schicht auch in Gestalt einer zumindest teilweisen Umhüllung oder Schicht mindestens einer innerhalb des Entla dungsgefäßes angeordneten Elektrode realisiert sein. Das hat den Vorteil, daß die Dicke der dielektrischen Schicht auf die Entladungseigenschaften hin optimiert werden können. Allerdings erfordern innere Elektroden gas dichte Stromdurchführungen. Dadurch sind zusätzliche Fertigungsschritte erforderlich, was die Herstellung in der Regel verteuert.

Üblicherweise sind längliche Elektroden mit verschiedener Polarität (Anoden und Kathoden) abwechselnd nebeneinander angeordnet, wodurch sich flächenartige Entladungskonfigurationen mit relativ flachen Entla dungsgefäßen realisieren lassen. Ebenso können die Anoden und Kathoden auf unterschiedlichen Seiten der Innenwandung des Entladungsgefäßes an geordnet sein, z. B. derart, daß sich jeweils eine Anode und Kathode gegen überstehen. Außerdem sind die Elektroden paarweise an die beiden Pole einer Spannungsquelle angeschlossenen. Ein besonders effizientes Verfahren zum Betreiben von Strahlern mit dielektrischen Elektroden ist in der WO 94/23442 beschrieben.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Flachstrahler mit streifen artigen inneren Elektroden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereit zustellen, der Stromdurchführungen aufweist derart, daß der Flachstrahler- weitgehend unabhängig von der Größe und damit der Anzahl der Elektro den - in relativ wenigen Fertigungsschritten und folglich kostengünstig her stellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängi gen Ansprüchen.

Unter dem Begriff "streifenartige Elektrode" oder auch verkürzend "Elektrodenstreifen" soll hier und im folgenden ein längliches, im Vergleich zu seiner Länge sehr dünnes Gebilde verstanden werden, das in der Lage ist, als Elektrode wirken zu können. Dabei müssen die Kanten dieses Gebildes nicht notwendigerweise parallel zueinander sein. Insbesondere sollen auch Unterstrukturen entlang der Längsseiten der Streifen umfaßt sein. Außer dem kann ein Streifen auch ein Muster aufweisen, z. B. ein zickzag- oder rechteckwellenförmiges Muster.

In der Hauptanmeldung ist bereits ein Flachstrahler mit streifenartigen inne ren Elektroden offenbart.

Dort ist das Entladungsgefäß aus einer Bodenplatte und einer Deckenplatte aufgebaut, die mittels Lot, z. B. Glaslot, - eventuell aber nicht notwendiger weise über einen zusätzlichen Rahmen - miteinander verbunden sind.

Die Elektrodenstreifen sind jeweils mit einem Ende durch das Lot hindurch gasdicht nach außen geführt. Die Streifen selbst sind gasdicht direkt auf der Bodenplatte und/oder Deckenplatte aufgebracht - ähnlich wie Leiterbahnen auf einer elektrischen Leiterplatte -, z. B. durch Aufdampfen, Siebdruck mit anschließendem Einbrennen oder ähnlichen Techniken. Die Dichtung der Durchführung sowie der anderen Bauelemente übernimmt das Lot.

Außerhalb des Entladungsgefäßes gehen die Elektrodenstreifen gleicher Polarität in je eine gemeinsame, busartige äußere Stromzuführung über. Im Betrieb werden diese beiden äußeren Stromzuführungen mit je einem Pol einer Spannungspulse liefernden Spannungsquelle verbunden.

Die vorliegende Zusatzerfindung schlägt nun vor, in einer neuen Ausfüh rungsform auf diese beiden busartigen äußeren Stromzuführung gänzlich zu verzichten. Vielmehr enden die Elektrodenstreifen nun nach dem Durchfüh rungsbereich in einer der Anzahl der Elektrodenstreifen entsprechenden Anzahl von äußeren Stromzuführungen. Jeder Elektrodenstreifen ist also für sich betrachtet als eine leiterbahnähnliche Struktur ausgebildet, welche je weils die drei folgenden, funktionell unterschiedlichen Teilbereiche umfaßt: innerer Elektrodenbereich, Durchführungsbereich und äußerer Stromzufüh rungsbreich.

Diese neue Ausführungsform trägt dem Umstand Rechnung, daß die gegen seitige Verbindung der Stromzuführungen gleicher Polarität zum Anschluß an die beiden Pole einer Impulsspannungsquelle auch innerhalb einer ge eigneten, zwischen Flachstrahler und Impulsspannungsquelle geschalteten Anschlußvorrichtung, beispielsweise einer speziell angepaßten Stecker- Kabelkombination, erfolgen kann.

Außerdem wird Schutz für ein Bestrahlungssystem beansprucht, welches aus dem vorgenannten neuen Flachstrahler und einer Impulsspannungsquel le besteht.

Beschreibung der Zeichnungen

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a einen Flachstrahler in teilweise durchbrochener Draufsicht,

Fig. 1b einen Querschnitt durch den Flachstrahler aus Fig. 1a entlang der Linie AA.

Die Fig. 1a und 1b zeigen schematisch einen Flachstrahler 1 in Drauf sicht sowie eine Schnittdarstellung entlang der Linie AA. Der Flachstrahler 1 besteht aus einem Entladungsgefäß 2, streifenförmigen Kathoden 3 und die lektrisch behinderten, streifenförmigen Anoden 4. Das Entladungsgefäß 2 besteht aus einer Bodenplatte 5, einer Deckenplatte 6 und einem Rahmen 7, die allesamt eine rechteckige Grundfläche aufweisen. Bodenplatte 5 und Deckenplatte 6 sind mittels Glaslot 8 mit dem Rahmen gasdicht verbunden derart, daß das Innere 9 des Entladungsgefäßes 2 quaderförmig ausgebildet ist. Die Bodenplatte 5 ist größer als die Deckenplatte 6 derart, daß das Entla dungsgefäß 2 einen umlaufenden freistehenden Rand aufweist. Die Katho den 3 und Anoden 4 sind abwechselnd und parallel zueinander im gegen seitigen Abstand von ca. 6 mm auf der Innenwandung der Bodenplatte 5 angeordnet. Die Kathoden 3 und Anoden 4 sind an einander entgegengesetz ten Enden verlängert und als kathodenseitige 10 bzw. anodenseitige 11 Durchführungen aus dem Innern 9 des Entladungsgefäßes 2 auf der Boden platte 5 beidseitig nach außen geführt. Auf dem Rand der Bodenplatte 5 ge hen die Durchführungen 10; 11 jeweils in kathodenseitige 12 bzw. anoden seitige 13 äußere Stromzuführungen über. Die äußeren Stromzuführungen dienen als Außenkontakte für die Verbindung mit einer elektrischen Impuls spannungsquelle (nicht dargestellt), gegebenenfalls mittels geeigneten Steckverbindungen (nicht dargestellt).

Auf der Innenwandung der Deckenplatte 6 ist eine Schicht 16 eines Leucht stoffgemisches aufgebracht, welche die vorwiegend kurzwellige Strahlung der Entladung in sichtbares weißes Licht konvertiert. Es handelt sich dabei um einen Dreibandenleuchtstoff mit der Blaukomponente BAM (BaMgAl₁₀O₁₇: Eu²⁺), der Grünkomponente LAP (LaPO₄: [Tb³⁺, Ce³⁺]) und der Rotkomponente YOB ([Y, Gd]BO₃: Eu³⁺). Die Schichtdicke beträgt ca. 27 µm. In einer bevorzugten Variante (nicht dargestellt) sind außer der Innenwandung der Deckenplatte zusätzlich noch die Innenwandung der Bodenplatte inklusive der Elektroden sowie des Rahmens mit einem Leuchtstoffgemisch beschichtet. Ferner ist noch direkt auf der Innenwan dung der Bodenplatte je eine lichtreflektierende Schicht aus TiO₂ und Al₂O₃ aufgebracht. Die Schichtdicken betragen ca. 15 µm bzw. 7 µm. Diese Varian te ist deshalb nicht dargestellt, weil durch die Leuchtstoffschicht der Blick auf die Elektrodenstreifen verdeckt würde.

Der Durchbruch in der Deckenplatte 6 dient lediglich darstellerischen Zwecken und gibt den Blick auf einen Teil der Anoden 4 und Kathoden 3 frei. Im Innern 9 des Entladungsgefäßes 2 sind die Anoden 4 vollständig mit einer Glasschicht 17 bedeckt (vgl. auch Fig. 1b, welche einen Schnitt des Flachstrahlers 1 längs einer Anode 4 zeigt), deren Dicke ca. 250 µm beträgt. Die Elektroden 3; 4, Durchführungen 10; 11, Leiterbahnen 12; 13 und Außen kontakte 14; 15 sind als verschiedene Abschnitte einer kathodenseitigen und einer anodenseitigen Schichtstruktur aus Silber realisiert, die mittels Sieb drucktechnik und anschließendem Einbrennen gemeinsam aufgebracht sind.

Die Schichtdicke beträgt ca. 6 µm.

Claims

1. Flachstrahler (1) mit einem zumindest teilweise transparenten und mit einer Gasfüllung gefüllten geschlossenen Entladungsgefäß (2) aus elek trisch nichtleitendem Material und mit auf der Innenwandung des Entladungsgefäßes (2) angeordneten streifenartigen Elektroden (3, 4), wobei zumindest die Anoden (4) jeweils mit einer dielektrischen Schicht (17) bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß

- das Entladungsgefäß (2) zumindest eine Bodenplatte (5) und eine Deckenplatte (6) aufweist, wobei die Bodenplatte (5) und die Dec kenplatte (6) mittels Lot (8), gegebenenfalls auch über einen zwi schen Decken- und Bodenplatte angeordneten zusätzlichen Rah men (7), gasdicht miteinander verbunden sind,
- die streifenartigen inneren Elektroden (3, 4) zusätzlich in Durchfüh rungen (10, 11) und diese wiederum in äußere Stromzuführun gen (12; 13) übergehen derart, daß die Elektroden (3, 4), die Durch führungen (10, 11) und die äußeren Stromzuführungen (12; 13) als jeweils funktionell unterschiedliche Teilbereiche leiterbahnähnlicher Strukturen (3, 10, 12; 4, 11, 13) ausgebildet sind,

wobei die Durchführungen (10, 11) durch das Lot (8) gasdicht abge deckt nach außen geführt sind und wobei die sich unmittelbar daran anschließenden äußeren Stromzuführungen (12, 13) zum Anschluß ei ner elektrischen Versorgungsquelle dienen.

2. Flachstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die lektrischen Schichten zusätzlich als Lot für die gasdichten Durchfüh rungen dienen.

3. Flachstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äuße ren Stromzuführungen (12; 13) auf der Außenwandung des Entla dungsgefäßes angeordnet sind.

4. Flachstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ka thoden- und anodenseitigen Strukturen jeweils aus einer Metallschicht bestehen, wobei die Schichtdicke im Bereich zwischen ca. 50 nm und 50 µm liegt.

5. Flachstrahler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke im Bereich zwischen ca. 1 µm und 10 µm liegt.

6. Flachstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient des Lotes (8) auf die Wärmeausdeh nungskoeffizienten der Materialien der Bodenplatte (5) und der Dec kenplatte (6) sowie gegebenenfalls des Rahmens (7) abgestimmt ist.

7. Flachstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumin dest ein Teil der Innenwandung des Entladungsgefäßes eine Schicht aus einem Leuchtstoff oder Leuchtstoffgemisch aufweist.

8. Flachstrahler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Teil der Innenwandung des Entladungsgefäßes, insbesondere auf der Innenwandung der Bodenplatte, zwischen Innenwandung und Leuchtstoffschicht eine lichtreflektierende Schicht aufgebracht ist.

9. Bestrahlungssystem mit einem Flachstrahler und einer elektrischen Im pulsspannungsquelle, die geeignet ist, im Betrieb durch Pausen von einander getrennte Spannungspulse zu liefern, dadurch gekennzeich net, daß der Flachstrahler Merkmale eines oder mehrerer der Ansprü che 1 bis 8 aufweist, wobei die Impulsspannungsquelle mit den äuße ren Stromzuführungen des Flachstrahlers elektrisch leitend verbunden ist.