EP0912992B1 - Flat light emitter - Google Patents
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- EP0912992B1 EP0912992B1 EP98925421A EP98925421A EP0912992B1 EP 0912992 B1 EP0912992 B1 EP 0912992B1 EP 98925421 A EP98925421 A EP 98925421A EP 98925421 A EP98925421 A EP 98925421A EP 0912992 B1 EP0912992 B1 EP 0912992B1
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- flat radiator
- anode
- strips
- electrodes
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- H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
- H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
- H01J65/046—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel
Definitions
- the invention relates to a flat radiator according to the preamble of Claim 1.
- the invention relates to a system from this Flat radiator and a voltage source according to the preamble of the claim 10th
- radiators are radiators with a flat surface Geometry meant that emit light, i.e. visible electromagnetic Radiation, or also ultraviolet (UV) and vacuum ultraviolet (VUV) radiation.
- visible electromagnetic Radiation or also ultraviolet (UV) and vacuum ultraviolet (VUV) radiation.
- Such radiation sources are suitable, depending on the spectrum of the emitted radiation, for general and auxiliary lighting, such as home and office illumination or backlighting of displays, such as LCDs (L iquid C rystal D isplays), for the transport and signal lighting, for UV radiation, e.g. disinfection or photolytics.
- general and auxiliary lighting such as home and office illumination or backlighting of displays, such as LCDs (L iquid C rystal D isplays), for the transport and signal lighting, for UV radiation, e.g. disinfection or photolytics.
- the electrodes are of one polarity or all electrodes, i.e. both polarities, by means of a dielectric layer separated from the discharge (one-sided or two-sided dielectric barrier Discharge, see e.g. WO 94/23442 and EP 0 363 832).
- Such electrodes are also shortened below as “dielectric electrodes" designated.
- a flat radiator is known from DE-OS 195 26 211, in which the strip-shaped Electrodes arranged on the outer wall of the discharge vessel are.
- the spotlight is switched with a sequence of pause times separate active power pulses operated.
- Burn through it a plurality of similar, in each case between adjacent electrodes Top view, i.e. perpendicular to the plane in which the electrodes are arranged, delta-like ( ⁇ ) individual discharges.
- ⁇ delta-like individual discharges.
- These individual discharges are side by side lined up along the electrodes, each in Widen the direction of the (current) anode.
- the voltage pulses of a bilaterally dielectric discharge there is a visual overlay of two delta-shaped structures.
- the number of individual discharge structures is partly due to the Coupled electrical power can be influenced.
- the individual discharges correspond to the equidistantly arranged strips - Provided sufficient electrical input power - almost evenly within the flat discharge vessel of the lamp distributed.
- a disadvantage of this solution is that the surface luminance drops significantly towards the edge.
- One of the reasons for this is marginally no radiation contribution from the neighboring areas outside of the discharge vessel.
- a uniform surface luminance is, however, for numerous applications such radiator is desirable.
- backlighting LCDs demand a visual uniformity, their depth of modulation Does not exceed 15%.
- the object of the present invention is to provide a flat radiator with stripe-like To provide electrodes according to the preamble of claim 1, whose surface luminance is almost uniform up to the edge.
- strip-like electrode or shortening “Electrode strips” is intended to be an elongated one here and below, in comparison can be understood to be very thin along its length, capable of to be able to act as an electrode.
- the edges of this structure must not necessarily be parallel to each other. In particular, too Substructures may be included along the long sides of the strips.
- the basic idea of the invention is that typical for flat radiators Decrease in luminance from the center to the edges due to an adapted Compensate electrode structure.
- the strip-like electrodes are next to one another arranged on a common wall of the discharge vessel (Type I).
- the advantage is that shadowing through the electrodes be avoided on the opposite wall.
- Between the cathode strips are two parallel anode strips, i.e. an anode pair, instead of a single anode strip previously arranged. This solves the problem described at the outset that when Prior art cited only from one of two neighboring ones Single discharges towards the intervening cathode strip burn individual anode strips.
- the extensions 6 are in the direction to the narrow sides of the cathodes 4,4 ', i.e. towards the re the electrode strips 4.5 vertically oriented edges 1.3 towards denser arranged.
- the mutual spacing of the extensions 6 on the is typical Margins 1.3 only half as large as in the middle.
- the distance between the extensions 6 is near the corner points of the flat radiator finally reduced to about a third.
- the edges 2 oriented parallel to the electrode strips 4, 5 (the corresponding opposite second edge of the flat radiator is in selected section of Figure 1 is not shown) is preferably one individual anode strips 5 'arranged.
- the second basic realization of an electrode structure for one Type I flat spotlight aims to control the luminance of the individual discharges the closer they are to the edge, the more they increase. This is achieved (see the partial schematic diagram of the principle in Figure 2) that the two anode strips 9a, 9b of each anode pair 9 in the direction of the edges 10, 11 oriented perpendicular thereto of the flat radiator are widened. Typical broadening values amount to up to a factor of two for the edge areas of the flat radiator and approx. up to a factor of three for the corner areas.
- the anode strips are in relation to their longitudinal axis asymmetrically in the direction of the respective anodic partner strip 9b or 9a widened.
- the respective distance d to the neighboring cathode 12 despite widening of the anode strips 9a, 9b consistently constant. Consequently, the ignition conditions are also in operation for all single discharges (not shown) along the electrode strips 9.12 equal. This ensures that the individual discharges run along of the entire electrode length in a row (sufficient electrical input power provided).
- the anode strips are in Widened direction to the respective neighboring cathode.
- the broadening is only relatively weak. This will prevents the discharges from occurring only at the location of the largest Width of the anode strip, i.e. in the place of the shortest in this case Training distance.
- the broadening is significantly smaller than that Stroke, typically about a tenth of the stroke.
- both can Widening variants can also be combined, i.e. the broadening is both towards the respective anode partner strip and towards the Adjacent cathode formed.
- the two principal realizations of the targeted Electrode shaping can also be combined with one another (cf. FIG. 3a).
- the cathodes do not necessarily have to as shown only by way of example in FIG. 2, be provided with extensions. Rather, in the case of the widened anode strips, the cathodes can also be designed as a simple parallel strip.
- the anode and cathode strips are open opposite walls of the discharge vessel arranged (Type II).
- the discharges burn from the electrodes one wall through the discharge space to the electrodes the other wall.
- this arrangement can be used achieve higher UV yields than when using anodes and cathodes only one common wall alternately arranged side by side are. According to the current state of knowledge, this becomes positive Effect attributed to reduced wall losses.
- the advantage is the low shading of the ceiling tile emitted useful light because the anode strips are narrower than that Cathode strips are executed.
- the luminance of the cathode strips as with the Type I flat spotlight, Processes that are increasingly densely arranged towards their narrow sides are. Additionally or alternatively, this is also already with the Type I flat radiator explained widening of the anode strips to the edge of the Flat lamp advantageous.
- Figures 3a, 3b show a schematic representation of a top view or Side view of a flat fluorescent lamp, i.e. a flat radiator, the emits white light during operation.
- This flat radiator is suitable for the General lighting or for backlighting displays, e.g. LCD (Liquid Crystal Display).
- LCD Liquid Crystal Display
- the flat radiator 13 consists of a flat discharge vessel 14 with a rectangular base area, four strip-like metallic cathodes 12, 15 (-) and dielectric anodes (+), three of which are designed as elongated double anodes 9 and two as individual strip-shaped anodes 8.
- the discharge vessel 14 in turn consists of a base plate 18, a cover plate 19 and a frame 20.
- the base plate 18 and cover plate 19 are each gas-tightly connected to the frame 20 by means of glass solder 21 such that the interior 22 of the discharge vessel 14 is cuboid.
- the base plate 18 is larger than the cover plate 19 in such a way that the discharge vessel 14 has a peripheral free-standing edge.
- the inner wall of the cover plate 19 is coated with a phosphor mixture (not visible in the illustration), which converts the UV / VUV radiation generated by the discharge into visible white light.
- a phosphor mixture (not visible in the illustration)
- the inner wall of the base plate and the frame are additionally coated with a mixture of phosphors.
- a light-reflecting layer of Al 2 O 3 or TiO 2 is applied to the base plate.
- the breakthrough in the cover plate 19 is used only for illustrative purposes and gives a view of part of anodes 8, 9 and cathodes 12, 15 free.
- the anodes 8, 9 and cathodes 12, 15 are alternately and in parallel the inner wall of the bottom plate 18 is arranged.
- Anodes 8, 9 and Cathodes 12, 15 are each extended at one end and on the base plate 18 from the inside 22 of the discharge vessel 14 on both sides guided on the outside such that the associated anodic or cathodic Bushings on opposite sides of the base plate 18 are arranged.
- the electrode strips go on the edge of the base plate 18 8, 9, 12, 15 each in a cathode-side 23 and anode-side 24 bus-like conductor track over.
- the two conductor tracks 23, 24 serve as contacts for connection to an electrical voltage source (not shown).
- the anodes 8, 9 are complete covered with a glass layer 25 (see also Figures 1 and 2), the Thickness is approx. 250 ⁇ m.
- the double anodes 9 each consist of two parallel strips, as already shown in detail in FIG. 2.
- the two anode strips 9a, 9b of each anode pair 9 are widened on one side in the direction of the edges 26, 27 of the flat radiator 13 oriented perpendicularly thereto in the direction of the respective partner strips 9b and 9a.
- the anode strips 9a, 9b are approx. 0.5 mm wide at the narrowest point and approx. 1 mm wide at the widest point.
- the mutual greatest distance g max (cf. FIG. 2) of the two strips of each anode pair 9 is approximately 4 mm, the smallest distance g min is approximately 3 mm.
- the two individual anode strips 8 are each arranged in the immediate vicinity of the two edges 29, 30 of the flat radiator 13 which are parallel to the electrode strips 8, 9, 12, 15.
- the cathode strips 12; 15 have nose-like, each adjacent Anode 8; 9 facing extensions 28. They cause locally limited reinforcements of the electric field and consequently that the delta-shaped individual discharges (not shown in FIGS. 3a, 3b, but see FIG. 1) exclusively ignite at these points.
- the Distance d (see FIG. 2) between the extensions 28 and the respective one immediately adjacent anode strips is approx. 6 mm.
- the electrodes 8, 9, 12, 15 including bushings and power supplies 23, 24 are on the cathode or anode side in each case as coherent structure similar to a conductor track.
- the two structures are by means of Screen printing technology applied directly to the base plate 18.
- a variant differs from that in the figures 3a, 3b shown flat radiators only in that not only the anodes, but also the cathodes with a dielectric layer from The inside of the discharge vessel is separated (dielectrically handicapped on both sides Discharge).
- the anodes 8, 9 and cathodes 12, 15 of the Flat radiator 13 via the contacts 24 and 23 to one pole of a pulse voltage source (not shown in Figures 3a, 3b) connected.
- the pulse voltage source supplies unipolar voltage pulses, which are separated by pauses.
- a large number are formed individual discharges (not shown in Figures 3a, 3b), which between the extensions 28 of the respective cathode 12; 15 and the corresponding immediately adjacent anode strips 8; 9 burn.
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Flachstrahler gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein System aus diesem
Flachstrahler und einer Spannungsquelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
10.The invention relates to a flat radiator according to the preamble of
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.Under the name "flat radiators" here are radiators with a flat surface Geometry meant that emit light, i.e. visible electromagnetic Radiation, or also ultraviolet (UV) and vacuum ultraviolet (VUV) radiation.
Derartige Strahlungsquellen eignen sich, je nach dem Spektrum der emittierten Strahlung, für die Allgemein- und Hilfsbeleuchtung, z.B. Wohn- und Bürobeleuchtung bzw. Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen, beispielsweise LCD's (Liquid Crystal Displays), für die Verkehrs- und Signalbeleuchtung, für die UV-Bestrahlung, z.B. Entkeimung oder Photolytik.Such radiation sources are suitable, depending on the spectrum of the emitted radiation, for general and auxiliary lighting, such as home and office illumination or backlighting of displays, such as LCDs (L iquid C rystal D isplays), for the transport and signal lighting, for UV radiation, e.g. disinfection or photolytics.
Es handelt sich dabei um Flachstrahler, die mittels dielektrisch behinderter Entladung betrieben werden.These are flat radiators, which are used by means of dielectric Discharge operated.
Bei dieser Art von Strahler sind entweder die Elektroden einer Polarität oder alle Elektroden, d.h. beiderlei Polarität, mittels einer dielektrischen Schicht von der Entladung getrennt (einseitig bzw. zweiseitig dielektrisch behinderte Entladung, siehe z.B. WO 94/23442 bzw. EP 0 363 832). Derartige Elektroden werden im folgenden auch verkürzend als "dielektrische Elektroden" bezeichnet.In this type of radiator either the electrodes are of one polarity or all electrodes, i.e. both polarities, by means of a dielectric layer separated from the discharge (one-sided or two-sided dielectric barrier Discharge, see e.g. WO 94/23442 and EP 0 363 832). Such electrodes are also shortened below as "dielectric electrodes" designated.
Aus der DE-OS 195 26 211 ist ein Flachstrahler bekannt, bei dem streifenförmige Elektroden auf der Außenwandung des Entladungsgefäßes angeordnet sind. Der Strahler wird mit Hilfe einer Folge von durch Pausenzeiten voneinander getrennten Wirkleistungspulsen betrieben. Dadurch brennen zwischen benachbarten Elektroden jeweils eine Vielzahl gleichartiger, in Draufsicht, also senkrecht zur Ebene, in der die Elektroden angeordnet sind, deltaähnlicher (Δ) einzelner Entladungen. Diese Einzelentladungen sind nebeneinander entlang der Elektroden aufgereiht, wobei sie sich jeweils in Richtung der (momentanen) Anode verbreitern. Im Fall wechselnder Polarität der Spannungspulse einer zweiseitig dielektrisch behinderten Entladung erscheint visuell eine Überlagerung zweier deltaförmiger Strukturen. Die Anzahl der einzelnen Entladungsstrukturen ist unter anderem durch die eingekoppelte elektrische Leistung beeinflußbar.A flat radiator is known from DE-OS 195 26 211, in which the strip-shaped Electrodes arranged on the outer wall of the discharge vessel are. The spotlight is switched with a sequence of pause times separate active power pulses operated. Burn through it a plurality of similar, in each case between adjacent electrodes Top view, i.e. perpendicular to the plane in which the electrodes are arranged, delta-like (Δ) individual discharges. These individual discharges are side by side lined up along the electrodes, each in Widen the direction of the (current) anode. In the case of changing polarity the voltage pulses of a bilaterally dielectric discharge there is a visual overlay of two delta-shaped structures. The The number of individual discharge structures is partly due to the Coupled electrical power can be influenced.
Entsprechend der äquidistant angeordneten Streifen sind die Einzelentladungen - ausreichende elektrische Eingangsleistung vorausgesetzt - nahezu gleichmäßig innerhalb des flächenartigen Entladungsgefäßes des Strahlers verteilt. Nachteilig bei dieser Lösung ist allerdings, daß die Flächenleuchtdichte zum Rand hin deutlich abfällt. Ursache hierfür ist unter anderem der am Rand fehlende Strahlungsbeitrag von den benachbarten Bereichen außerhalb des Entladungsgefäßes.The individual discharges correspond to the equidistantly arranged strips - Provided sufficient electrical input power - almost evenly within the flat discharge vessel of the lamp distributed. A disadvantage of this solution, however, is that the surface luminance drops significantly towards the edge. One of the reasons for this is marginally no radiation contribution from the neighboring areas outside of the discharge vessel.
Ein weiterer Nachteil ist, daß sich die Einzelentladungen bevorzugt zwischen den Anoden und nur einer der beiden jeweils unmittelbar benachbarten Kathoden ausbilden. Offenbar bilden sich nicht gleichzeitig zu beiden Seiten der Anodenstreifen unabhängig voneinander Einzelentladungen aus. Another disadvantage is that the individual discharges are preferably between the anodes and only one of the two immediately adjacent Form cathodes. Apparently they don't form at the same time Sides of the anode strips independently of one another.
Es kann vielmehr nicht vorhergesagt werden, von welcher der beiden Nachbarkathoden sich die Entladungen jeweils ausbilden werden. Auf den Flachstrahler als Ganzes bezogen resultiert dadurch eine unregelmäßige Entladungsstruktur und folglich eine zeitlich und räumlich ungleichförmige Flächenleuchtdichte.Rather, it cannot be predicted from which of the two neighboring cathodes the discharges will form in each case. On the Covering flat radiators as a whole results in an irregular Discharge structure and consequently a non-uniform in time and space Surface luminance.
Eine gleichförmige Flächenleuchtdichte ist aber für zahlreiche Anwendungen derartiger Strahler wünschenswert. So wird beispielsweise für die Hinterleuchtung von LCD's eine visuelle Gleichförmigkeit gefordert, deren Modulationstiefe 15 % nicht überschreitet.A uniform surface luminance is, however, for numerous applications such radiator is desirable. For example, for backlighting LCDs demand a visual uniformity, their depth of modulation Does not exceed 15%.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Flachstrahler mit streifenartigen
Elektroden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen,
dessen Flächenleuchtdichte bis zum Rand nahezu gleichförmig ist.The object of the present invention is to provide a flat radiator with stripe-like
To provide electrodes according to the preamble of
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1
gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen
Ansprüchen.This object is achieved by the characterizing features of
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.Under the term "strip-like electrode" or shortening "Electrode strips" is intended to be an elongated one here and below, in comparison can be understood to be very thin along its length, capable of to be able to act as an electrode. The edges of this structure must not necessarily be parallel to each other. In particular, too Substructures may be included along the long sides of the strips.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, den für Flachstrahler typischen Abfall der Leuchtdichte von der Mitte zu den Rändern hin durch eine angepaßte Elektrodenstruktur auszugleichen. Zu diesem Zwecke ist die Elektrodenstruktur dahingehend gestaltet, daß die elektrische Leistungsdichte zu den Rändern des Flachstrahlers hin zunimmt,The basic idea of the invention is that typical for flat radiators Decrease in luminance from the center to the edges due to an adapted Compensate electrode structure. For this purpose, the electrode structure designed in such a way that the electrical power density increases increases towards the edges of the flat radiator,
In einer ersten Ausführung sind die streifenartigen Elektroden nebeneinander auf einer gemeinsamen Wandung des Entladungsgefäßes angeordnet (Typ I). Dadurch ergibt sich im Betrieb eine im wesentlichen flächenartige Entladungsstruktur. Der Vorteil ist, daß Abschattungen durch die Elektroden auf der gegenüberliegenden Wandung vermieden werden. Zwischen den Kathodenstreifen sind jeweils zwei zueinander parallele Anodenstreifen, d.h. ein Anodenpaar, statt bisher ein einzelner Anodenstreifen angeordnet. Dadurch wird das eingangs geschilderte Problem behoben, daß beim zitierten Stand der Technik jeweils nur von einem von zwei benachbarten Kathodenstreifen Einzelentladungen in Richtung zum dazwischen liegenden einzelnen Anodenstreifen brennen.In a first embodiment, the strip-like electrodes are next to one another arranged on a common wall of the discharge vessel (Type I). This results in an essentially area-like operation Discharge structure. The advantage is that shadowing through the electrodes be avoided on the opposite wall. Between the cathode strips are two parallel anode strips, i.e. an anode pair, instead of a single anode strip previously arranged. This solves the problem described at the outset that when Prior art cited only from one of two neighboring ones Single discharges towards the intervening cathode strip burn individual anode strips.
In der folgenden prinzipiellen Erläuterung einer ersten erfindungsgemäßen
Realisierung einer Elektrodenstruktur für einen Flachstrahler vom Typ I
wird Bezug auf die schematische Darstellung in Figur 1 genommen. Um die
Details besser erkennen zu können, ist lediglich ein Ausschnitt des Elektrodenbereichs
gezeigt. Ziel ist es zu erreichen, daß sich im Betrieb die Einzelentladungen
zu den Rändern 1-3 des Flachstrahlers hin räumlich dichter
ausbilden als im übrigen Teil des Entladungsgefäßes. Zu diesem Zweck sind
die Kathodenstreifen 4 gezielt derart geformt, daß sie räumlich bevorzugte
Ansatzpunkte für die Einzelentladungen aufweisen. Diese bevorzugten Ansatzpunkte
sind durch nasenartige, der jeweils benachbarten Anode 5 zugewandte
Fortsätze 6 realisiert. Sie bewirken lokal begrenzte Verstärkungen
des elektrischen Feldes und folglich, daß die deltaförmigen Einzelentladungen
7 ausschließlich an diesen Stellen zünden. Die Fortsätze 6 sind in Richtung
zu den Schmalseiten der Kathoden 4,4', d.h. in Richtung zu den bezüglich
der Elektrodenstreifen 4,5 senkrecht orientierten Rändern 1,3 hin, dichter
angeordnet. Typisch ist der gegenseitige Abstand der Fortsätze 6 an den
Rändern 1,3 nur noch halb so groß wie in der Mitte. In der unmittelbaren
Nähe der Eckpunkte des Flachstrahler ist der Abstand der Fortsätze 6
schließlich auf ca. ein Drittel reduziert. In unmittelbarer Nachbarschaft zu
den bezüglich der Elektrodenstreifen 4,5 parallel orientierten Rändern 2 (der
korrespondierende gegenüberliegende zweite Rand des Flachstrahlers ist im
gewählten Ausschnitt der Figur 1 nicht dargestellt) ist bevorzugt jeweils ein
einzelner Anodenstreifen 5' angeordnet. Folglich sind im Betrieb jeweils die
Grundseiten der entlang dieser einzelnen Anodenstreifen 5' aufgereihten
deltaförmigen (Δ) Einzelentladungen den entsprechenden Rändern 2 unmittelbar
benachbart. Dadurch ist der Leuchtdichteabfall auch bis in die Nähe
dieser Ränder 2 relativ gering. Außerdem können unterstützend zusätzlich
die den beiden einzelnen Anodenstreifen 5' zugewandten Fortsätze 8 der
unmittelbar benachbarten Kathodenstreifen 4' insgesamt dichter als bei den
übrigen Kathodenstreifen 4 angeordnet sein. Allerdings ist die mittlere Leistungsdichte
geringer als die maximal erzielbare Leistungsdichte. Folglich
läßt sich durch diese Lösung auch nicht die maximale Leuchtdichte, über
den gesamten Flächenstrahler gemittelt, erzielen.In the following basic explanation of a first invention
Realization of an electrode structure for a type I flat radiator
reference is made to the schematic illustration in FIG. 1. To the
To be able to recognize details better is only a section of the electrode area
shown. The aim is to ensure that the individual discharges occur during operation
spatially denser towards the edges 1-3 of the flat radiator
train as in the rest of the discharge vessel. For this purpose
the
Die zweite prinzipielle Realisierung einer Elektrodenstruktur für einen
Flachstrahler vom Typ I zielt darauf ab, die Leuchtdichte der Einzelentladungen
um so mehr zu erhöhen, je näher sie zum Rand angeordnet sind.
Das wird dadurch erreicht (vgl. die ausschnittsweise schematische Darstellung
des Prinzips in Figur 2), daß die beiden Anodenstreifen 9a,9b jedes Anodenpaares
9 in Richtung zu den dazu senkrecht orientierten Rändern 10,11
des Flachstrahlers hin verbreitert sind. Typische Werte für die Verbreiterung
betragen ca. bis zu Faktor zwei für die Randbereiche des Flachstrahlers und
ca. bis zu Faktor drei für die Eckbereiche.The second basic realization of an electrode structure for one
Type I flat spotlight aims to control the luminance of the individual discharges
the closer they are to the edge, the more they increase.
This is achieved (see the partial schematic diagram
of the principle in Figure 2) that the two
In einer ersten Variante sind die Anodenstreifen bezüglich ihrer Längsachse
asymmetrisch in Richtung zum jeweiligen anodischen Partnerstreifen 9b
bzw. 9a verbreitert. Durch diese Maßnahme bleibt der jeweilige Abstand d
zur Nachbarkathode 12 trotz Verbreiterung der Anodenstreifen 9a,9b
durchgängig konstant. Folglich sind im Betrieb auch die Zündbedingungen
für alle Einzelentladungen (nicht dargestellt) entlang der Elektrodenstreifen
9,12 gleich. Somit ist sichergestellt, daß sich die Einzelentladungen entlang
der gesamten Elektrodenlänge aufgereiht ausbilden (ausreichende
elektrische Eingangsleistung vorausgesetzt).In a first variant, the anode strips are in relation to their longitudinal axis
asymmetrically in the direction of the respective
In einer zweiten Variante (nicht dargestellt) sind die Anodenstreifen in Richtung zur jeweiligen Nachbarkathode verbreitert. Allerdings ist in diesem Fall die Verbreiterung nur relativ schwach ausgebildet. Dadurch wird verhindert, daß sich die Entladungen ausschließlich an der Stelle der größten Breite des Anodenstreifens, d.h. an der Stelle der in diesem Fall kürzesten Schlagweite, ausbilden. Die Verbreiterung ist deutlich kleiner als die Schlagweite, typisch etwa ein Zehntel der Schlagweite. Ferner können beide Verbreiterungsvarianten auch kombiniert sein, d.h. die Verbreiterung ist sowohl in Richtung zum jeweiligen Anodenpartnerstreifen als auch zur Nachbarkathode ausgebildet.In a second variant (not shown), the anode strips are in Widened direction to the respective neighboring cathode. However, in this If the broadening is only relatively weak. This will prevents the discharges from occurring only at the location of the largest Width of the anode strip, i.e. in the place of the shortest in this case Training distance. The broadening is significantly smaller than that Stroke, typically about a tenth of the stroke. Furthermore, both can Widening variants can also be combined, i.e. the broadening is both towards the respective anode partner strip and towards the Adjacent cathode formed.
Entlang der Verbreiterung wird eine zunehmende elektrische Stromdichte und folglich auch eine zunehmende Leuchtdichte der Einzelentladungen erzielt, wodurch sich die Leuchtdichteverteilung bis zu den Rändern 10,11 gut ausgleichen läßt. Allerdings ist durch die Leuchtdichteanhebung in den Randbereichen des Flachstrahlers in dessen Mittenbereich nicht mehr die maximale Leuchtdichte realisierbar. Der Vorteil gegenüber der ersten Lösung ist allerdings, daß - ausreichende elektrische Eingangsleistung vorausgesetzt - überall innerhalb des Entladungsgefäßes die maximale räumliche Dichte der Einzelentladungen erzielbar ist, d.h. die Einzelentladungen grenzen in diesem Fall im wesentlichen unmittelbar aneinander an. Along the broadening there is an increasing electrical current density and consequently an increasing luminance of the individual discharges achieved, whereby the luminance distribution up to the edges 10.11 compensates well. However, the increase in luminance in the Edge areas of the flat radiator no longer in the middle area maximum luminance possible. The advantage over the first solution is, however, that - sufficient electrical input power is required - the maximum spatial everywhere within the discharge vessel Density of the individual discharges can be achieved, i.e. limit the individual discharges in this case, essentially in direct contact with one another.
Außerdem können die beiden prinzipiellen Realisierungen der gezielten Elektrodenformung auch miteinander kombiniert werden (vgl. Figur 3a).In addition, the two principal realizations of the targeted Electrode shaping can also be combined with one another (cf. FIG. 3a).
Bei der Anodenverbreiterung müssen die Kathoden nicht notwendigerweise, wie in Figur 2 lediglich beispielhaft gezeigt, mit Fortsätzen versehen sein. Vielmehr können im Fall der verbreiterten Anodenstreifen die Kathoden auch als einfache Parallelstreifen ausgeführt sein.When widening the anode, the cathodes do not necessarily have to as shown only by way of example in FIG. 2, be provided with extensions. Rather, in the case of the widened anode strips, the cathodes can also be designed as a simple parallel strip.
Um den Randabfall der Flächenleuchtdichte zu minimieren, ist im konkreten Einzelfall eine experimentelle Optimierung der Verdichtung der Fortsätze und/oder der Anodenverbreiterung erforderlich.In order to minimize the edge drop in the surface luminance, In individual cases an experimental optimization of the compression of the extensions and / or the anode widening required.
In einer weiteren Ausführung sind die Anoden- und Kathodenstreifen auf einander gegenüberliegenden Wandungen des Entladungsgefäßes angeordnet (Typ II). Im Betrieb brennen die Entladungen folglich von den Elektroden der einen Wandung durch den Entladungsraum hindurch zu den Elektroden der anderen Wandung. Dabei sind jedem Kathodenstreifen zwei Anodenstreifen zugeordnet derart, daß im Querschnitt bezüglich der Elektroden betrachtet jeweils die gedachte Verbindung von Kathoden- und korrespondierenden Anodenstreifen die Form eines "V" ergibt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Schlagweite größer als der Abstand zwischen den beiden Wandungen ist. Wie sich gezeigt hat, lassen sich mit dieser Anordnung höhere UV-Ausbeuten erzielen als wenn Anoden und Kathoden auf nur einer gemeinsamen Wandung wechselweise nebeneinander angeordnet sind. Nach dem gegenwärtigen Stand der Erkenntnis wird dieser positive Effekt verminderten Wandverlusten zugeschrieben. Vorzugsweise sind die Doppelanodenstreifen auf der primär der Lichtauskopplung dienenden Deckenplatte und die Kathodenstreifen auf der Bodenplatte des Flachstrahlers angeordnet. Der Vorteil ist die geringe Abschattung des von der Dekkenplatte emittierten Nutzlichtes, da die Anodenstreifen schmäler als die Kathodenstreifen ausgeführt sind. Für einen möglichst geringen Randabfall der Leuchtdichte weisen die Kathodenstreifen, wie beim Typ-I-Flachstrahler, Fortsätze auf, die zu ihren Schmalseiten hin zunehmend dichter angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ ist zudem die ebenfalls bereits beim Typ-I-Flachstrahler erläuterte Verbreiterung der Anodenstreifen zum Rand der Flachlampe hin vorteilhaft.In a further embodiment, the anode and cathode strips are open opposite walls of the discharge vessel arranged (Type II). During operation, the discharges burn from the electrodes one wall through the discharge space to the electrodes the other wall. There are two anode strips for each cathode strip assigned such that in cross section with respect to the electrodes considers the imaginary connection between the cathode and the corresponding one Anode strips give the shape of a "V". In this way is achieved that the stroke distance is greater than the distance between the is both walls. As has been shown, this arrangement can be used achieve higher UV yields than when using anodes and cathodes only one common wall alternately arranged side by side are. According to the current state of knowledge, this becomes positive Effect attributed to reduced wall losses. Preferably, the Double anode strips on the primary serving for light extraction Ceiling plate and the cathode strips on the base plate of the flat radiator arranged. The advantage is the low shading of the ceiling tile emitted useful light because the anode strips are narrower than that Cathode strips are executed. For the lowest possible edge waste the luminance of the cathode strips, as with the Type I flat spotlight, Processes that are increasingly densely arranged towards their narrow sides are. Additionally or alternatively, this is also already with the Type I flat radiator explained widening of the anode strips to the edge of the Flat lamp advantageous.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert werden. Es zeigen:
Die Figuren 3a, 3b zeigen in schematischer Darstellung eine Draufsicht bzw. Seitenansicht einer flachen Leuchtstofflampe, d.h. eines Flachstrahlers, der im Betrieb weißes Licht emittiert. Dieser Flachstrahler eignet sich für die Allgemeinbeleuchtung oder für die Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen, z.B. LCD (Liquid Crystal Display). Im folgenden sind gleichartige Merkmale wie in den Figuren 1 und 2 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.Figures 3a, 3b show a schematic representation of a top view or Side view of a flat fluorescent lamp, i.e. a flat radiator, the emits white light during operation. This flat radiator is suitable for the General lighting or for backlighting displays, e.g. LCD (Liquid Crystal Display). The following are similar features as in Figures 1 and 2 with the same reference numerals.
Der Flachstrahler 13 besteht aus einem flachen Entladungsgefäß 14 mit
rechteckiger Grundfläche, vier streifenartigen metallischen Kathoden 12,15
(-) sowie dielektrisch behinderten Anoden (+), wovon drei als längliche
Doppelanoden 9 und zwei als einzelne streifenförmige Anoden 8 ausgebildet
sind. Das Entladungsgefäß 14 besteht seinerseits aus einer Bodenplatte
18, einer Deckplatte 19 und einem Rahmen 20. Bodenplatte 18 und Deckplatte
19 sind jeweils mittels Glaslot 21 mit dem Rahmen 20 gasdicht verbunden
derart, daß das Innere 22 des Entladungsgefäßes 14 quaderförmig
ausgebildet ist. Die Bodenplatte 18 ist größer als die Deckplatte 19 derart,
daß das Entladungsgefäß 14 einen umlaufenden freistehenden Rand aufweist.
Die Innenwandung der Deckplatte 19 ist mit einem Leuchtstoffgemisch
beschichtet (in der Darstellung nicht sichtbar), welches die von der
Entladung erzeugte UV/VUV-Strahlung in sichtbares weißes Licht konvertiert.
In einer Variante (nicht dargestellt) sind außer der Innenwandung der
Deckplatte zusätzlich noch die Innenwandung der Bodenplatte sowie des
Rahmens mit einem Leuchtstoffgemisch beschichtet. Ferner ist auf der Bodenplatte
je eine lichtreflektierende Schicht aus Al2O3 bzw. TiO2 aufgebracht.The
Der Durchbruch in der Deckplatte 19 dient lediglich darstellerischen Zwekken
und gibt den Blick auf einen Teil der Anoden 8, 9 und Kathoden 12, 15
frei. Die Anoden 8, 9 und Kathoden 12, 15 sind abwechselnd und parallel auf
der Innenwandung der Bodenplatte 18 angeordnet. Die Anoden 8, 9 und
Kathoden 12, 15 sind jeweils an ihrem einen Ende verlängert und auf der Bodenplatte
18 aus dem Inneren 22 des Entladungsgefäßes 14 beidseitig nach
außen geführt derart, daß die zugehörigen anodischen bzw. kathodischen
Durchführungen auf zueinander entgegengesetzten Seiten der Bodenplatte
18 angeordnet sind. Auf dem Rand der Bodenplatte 18 gehen die Elektrodenstreifen
8, 9, 12, 15 in je eine kathodenseitige 23 bzw. anodenseitige 24
busartige Leiterbahn über. Die beiden Leiterbahnen 23, 24 dienen als Kontakte
für die Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle (nicht dargestellt).
Im Inneren 22 des Entladungsgefäßes 14 sind die Anoden 8, 9 vollständig
mit einer Glasschicht 25 bedeckt (vgl. auch Figuren 1 und 2), deren
Dicke ca. 250 µm beträgt. The breakthrough in the
Die Doppelanoden 9 bestehen jeweils aus zwei zueinander parallelen Streifen,
wie bereits in der Figur 2 detailliert dargestellt. Die beiden Anodenstreifen
9a,9b jedes Anodenpaares 9 sind in Richtung zu den dazu senkrecht orientierten
Rändern 26, 27 des Flachstrahlers 13 einseitig in Richtung auf den
jeweiligen Partnerstreifen 9b bzw. 9a zu verbreitert. An der schmalsten Stelle
sind die Anodenstreifen 9a, 9b ca. 0,5 mm und an der breitesten Stelle ca.
1 mm breit. Der gegenseitige größte Abstand gmax (vgl. Figur 2) der beiden
Streifen jedes Anodenpaares 9 beträgt ca. 4 mm, der kleinste Abstand gmin
beträgt ca. 3 mm. Die beiden einzelnen Anodenstreifen 8 sind jeweils in
unmittelbarer Nähe der beiden zu den Elektrodenstreifen 8, 9, 12, 15 parallelen
Rändern 29,30 des Flachstrahlers 13 angeordnet.The
Die Kathodenstreifen 12; 15 weisen nasenartige, der jeweils benachbarten
Anode 8; 9 zugewandte Fortsätze 28 auf. Sie bewirken lokal begrenzte Verstärkungen
des elektrischen Feldes und folglich, daß die deltaförmigen Einzelentladungen
(in Figur 3a, 3b nicht dargestellt, vgl. aber Figur 1) ausschließlich
an diesen Stellen zünden. Die Fortsätze 28 der beiden Kathoden
15, die den zu den Elektrodenstreifen 8, 9, 12, 15 parallelen Rändern 29, 30
des Flachstrahlers 13 unmittelbar benachbart sind, sind entlang der jeweiligen,
den genannten Rändern 29, 30 zugewandten Längsseiten in Richtung zu
den Schmalseiten der Kathoden 15 hin zunehmend dichter angeordnet. Der
Abstand d (vgl. Figur 2) zwischen den Fortsätzen 28 und dem jeweiligen
unmittelbar benachbarten Anodenstreifen beträgt ca. 6 mm.The cathode strips 12; 15 have nose-like, each
Die Elektroden 8, 9, 12, 15 inklusive Durchführungen und Stromzuführungen
23, 24 sind als jeweils zusammenhängende kathoden- bzw. anodenseitige
leiterbahnähnliche Struktur ausgebildet. Die beiden Strukturen sind mittels
Siebdrucktechnik direkt auf der Bodenplatte 18 aufgebracht.The
Im Inneren 22 des Flachstrahlers 13 befindet sich eine Gasfüllung aus Xenon
mit einem Fülldruck von 10 kPa. Inside the
Eine Variante (nicht dargestellt) unterscheidet sich von dem in den Figuren 3a, 3b dargestellten Flachstrahler lediglich dadurch, daß nicht nur die Anoden, sondern ebenso die Kathoden mit einer dielektrischen Schicht vom Innern des Entladungsgefäßes getrennt sind (beidseitig dielektrisch behinderte Entladung).A variant (not shown) differs from that in the figures 3a, 3b shown flat radiators only in that not only the anodes, but also the cathodes with a dielectric layer from The inside of the discharge vessel is separated (dielectrically handicapped on both sides Discharge).
In einem kompletten System sind die Anoden 8, 9 und Kathoden 12, 15 des
Flachstrahlers 13 über die Kontakte 24 bzw. 23 an je einen Pol einer Impulsspannungsquelle
(in den Figuren 3a, 3b nicht dargestellt) angeschlossen. Die
Impulsspannungsquelle liefert im Betrieb unipolare Spannungspulse, welche
durch Pausen voneinander getrennt sind. Dabei bilden sich eine Vielzahl
einzelner Entladungen (in den Figuren 3a, 3b nicht dargestellt) aus, die zwischen
den Fortsätzen 28 der jeweiligen Kathode 12; 15 und dem entsprechenden
unmittelbar benachbarten Anodenstreifen 8; 9 brennen.In a complete system, the
Die Erfindung ist nicht durch die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Außerdem können Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele auch kombiniert werden.The invention is not restricted by the exemplary embodiments specified. In addition, features of different exemplary embodiments can also be combined.
Claims (10)
- Flat radiator (13) having an at least partially transparent discharge vessel which is closed (14) and filled with a gas filling or open and flowed through by a gas filling and consists of electrically non-conducting material, and having strip-like electrodes (8; 9; 12; 15) arranged on the wall of the discharge vessel (14), at least the anodes (8, 9) being separated in each case from the interior of the discharge vessel (14) by a dielectric material (25), characterized in that for the purpose of specifically influencing the electric power density distribution in the discharge, the electrodes (8; 9; 12; 15) are specifically shaped in such a way that in operation the surface luminous density of the flat radiator (13) is largely constant up to its edges (26, 27, 29, 30).
- Flat radiator according to Claim 1, characterized in that the shaping of the electrodes consists in that the cathodes (15) have nose-like extensions (28) facing the neighbouring anodes (8), which extensions (28) are arranged more densely in a spatially increasing fashion in the direction of the respective two narrow sides of the cathode (15).
- Flat radiator according to Claim 1, characterized in that the shaping of the electrodes consists in widening the anode strips (9a; 9b) in the direction of their respective two narrow sides.
- Flat radiator according to Claim 1, characterized by the features of Claims 2 and 3.
- Flat fluorescent lamp according to Claim 1, characterized in that the strip-like electrodes (8; 9; 12; 15) are arranged next to one another on a common inner wall of the discharge vessel (14), two anode strips (9a, 9b), that is to say an anode pair (9), being arranged in each case between neighbouring cathode strips (12, 12) or 12, 15).
- Flat radiator according to Claim 5, characterized in that the shaping of the electrodes consists in that the two anode strips (9a; 9b) of each anode pair (9) are widened in the direction of their respective two narrow sides and asymmetrically with respect to their longitudinal axis in the direction of the respective partner strip (9b or 9a), so that the respective spacing (d) from the neighbouring cathode (12, 15) is constant throughout, the luminous density of the individual discharges increasing in operation towards the edges (26, 27).
- Flat radiator according to Claim 1, characterized in that the electrode strips (9; 12; 15; 16) are arranged on the inner wall of the discharge vessel (14), at least the anode strips (9; 16) being completely covered by a dielectric layer (25).
- Flat radiator according to one or more of the preceding claims, characterized in that the electrodes (8, 9, 12, 15) including feedthroughs and supply leads (23, 24) are constructed as in each case functionally different subregions of a continuous cathode-side or anode-side structure resembling a conductor track.
- Flat radiator according to Claim 1, characterized in that at least a part of the inner wall of the discharge vessel has a layer made from a fluorescent material or a mixture of fluorescent materials.
- System having a flat radiator and an electric pulsed voltage source which is suitable for delivering voltage pulses separated from one another by pauses during operation, characterized in that the flat radiator has the features of one or more of Claims 1 to 9.
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