EP0922297A1 - Leuchtstofflampe - Google Patents

Leuchtstofflampe

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EP0922297A1
EP0922297A1 EP98931925A EP98931925A EP0922297A1 EP 0922297 A1 EP0922297 A1 EP 0922297A1 EP 98931925 A EP98931925 A EP 98931925A EP 98931925 A EP98931925 A EP 98931925A EP 0922297 A1 EP0922297 A1 EP 0922297A1
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EP
European Patent Office
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fluorescent lamp
wall
discharge vessel
electrode
electrodes
Prior art date
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EP98931925A
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English (en)
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EP0922297B1 (de
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Frank Vollkommer
Lothar Hitzschke
Simon Jerebic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitzschke Lothar Dr
Vollkommer Frank Dr
Osram GmbH
Original Assignee
Hitzschke Lothar Dr
Vollkommer Frank Dr
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
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Publication of EP0922297B1 publication Critical patent/EP0922297B1/de
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    • 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
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    • H01J61/76—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr having a filling of permanent gas or gases only
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    • H01J61/70—Lamps with low-pressure unconstricted discharge having a cold pressure < 400 Torr
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/01—Fluorescent lamp circuits with more than two principle electrodes

Definitions

  • the invention is based on a fluorescent lamp according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a lighting system according to the preamble of claim 17 with this fluorescent lamp.
  • dielectric electrodes are also referred to in the following as "dielectric electrodes”.
  • the dielectric layer can be formed by the wall of the discharge vessel itself, in that the electrodes are arranged outside the discharge vessel, for example on the outer wall.
  • An advantage of this design with external electrodes is that no gastight current feedthroughs have to be passed through the wall of the discharge vessel.
  • the thickness of the dielectric layer - an important parameter that influences, among other things, the ignition voltage and the operating voltage of the discharge - is essentially determined by the requirements placed on the discharge vessel, in particular its mechanical strength. Since the level of the required supply voltage increases with the thickness of the dielectric layer, there are the following disadvantages, among others.
  • the voltage provided for the operation of the flat radiator power supply can be designed for the higher voltage requirements. This is usually associated with additional costs and larger external dimensions. In addition, higher safety precautions for protection against accidental contact are required. Finally, undesirably high electromagnetic radiation can become problematic.
  • the dielectric layer can also be implemented in the form of an at least partial covering or layer of at least one electrode arranged within the discharge vessel.
  • This has the advantage that the thickness of the dielectric layer can be optimized for the discharge properties.
  • inner electrodes require gas-tight leadthroughs. As a result, additional manufacturing steps are required, which generally makes the manufacturing more expensive.
  • fluorescent lamps with a tubular discharge vessel which is closed on both sides and whose inner wall is at least partially coated with a fluorescent substance.
  • OA Office Automation
  • Color copiers and scanners for signal lighting, e.g. as brake and direction indicator lights in automobiles
  • auxiliary lighting e.g. the interior lighting of automobiles
  • displays e.g. Liquid crystal displays, used as so-called "edge type backlights”.
  • these lamps do not contain mercury. Rather, these lamps are usually filled with noble gas, preferably xenon, or noble gas mixtures. Both high luminance and uniform luminance over the length of the lamp are necessary for the applications mentioned.
  • the lamps for OA use are usually provided with an aperture along the longitudinal axis. In order to further increase the luminance, it is not sufficient to increase the power coupled into previous systems, since the load on a lamp cannot be increased arbitrarily for permanent and reliable operation. To make matters worse, in the systems previously used in copiers and scanners, the efficiency of the discharge decreases with increasing power coupling.
  • a noble gas discharge lamp for OA devices is already known from US 5,117,160.
  • Two strip-shaped electrodes are arranged along the longitudinal axis of the lamp on the outer surface of the wall of a tubular discharge vessel.
  • the lamp is operated with AC voltage at a preferred frequency between 20 kHz and 100 kHz.
  • the 147 nm xenon line is excited during operation.
  • the disadvantage is a protective layer that is not completely transparent, which is necessary, inter alia, for protection against contact, and which covers both the electrode strips and the rest of the lamp surface. Without this protective layer, the electrodes, which are alternately at high voltage potential (eg approx. 1600 V), would be freely accessible.
  • the protective layer also has the function of preventing parasitic surface discharge.
  • US Pat. No. 5,604,410 discloses a tubular discharge lamp with a circular cross section, with a strip-shaped outer electrode and a rod-shaped inner electrode.
  • the rod-shaped inner electrode is arranged eccentrically in the vicinity of the inner wall and parallel to the longitudinal axis of the discharge vessel with the aid of two bow-shaped current leads.
  • the two power supply lines each lead to the outside via a pinch, which is connected to the discharge vessel in a gas-tight manner by means of melting the plate.
  • the outer electrode is fixed diametrically opposite on the outer wall. Disadvantages are the relatively complex and consequently expensive construction for fastening the metallic electrode rod in the interior of the lamp and the two bruises.
  • the metallic inner electrode rod must be made relatively thick to ensure the necessary rigidity.
  • the basic idea of the invention is based on the knowledge that on the one hand the impact distance of the pulsed, dielectrically impeded discharge should be as large as possible for high electrical power coupling. On the other hand, the arrangement of all electrodes on the outer wall of the discharge vessel and the associated disadvantages are to be avoided. In addition, for the pulsed, dielectrically impeded discharge, the striking distance along the discharge tube should be as constant as possible. This is important in order to ensure the same ignition conditions for all individual discharges during operation (see US Pat. No. 5,604,410) along the electrodes.
  • a first way according to the invention to solve this problem proposes to arrange at least one or even all of the electrodes on the inner wall of the discharge vessel.
  • such an electrode is abbreviated also referred to as “inner wall electrode”.
  • this concept can be used up to a maximum of the entire inner diameter as a striking distance.
  • One advantage is the good thermal coupling of the This ensures that the inner wall electrodes do not detach from the inner wall even in continuous operation.
  • the inner wall electrode is designed as an electrically conductive, possibly "line-like" strip - similar to an electrical conductor track - and oriented parallel to the longitudinal axis of the tubular discharge vessel.
  • the strip can be applied to the inner wall in the form of liquid conductive silver or the like.
  • the strip is then applied
  • the inner wall electrode is also further developed as a lead-through including an external power supply.
  • the tubular discharge vessel is closed at least at one of its two ends with a plug which is connected gas-tight to the inner wall of the end of the vessel by means of solder, for example glass solder.
  • the inner wall electrode is guided gas-tight to the outside through the solder, ie the inner wall electrode merges into a bushing in the area of the solder and finally into an external power supply outside of the vessel
  • the electrode, its associated bushing and associated external power supply are each designed as functionally different sub-areas of a single, common, conductor-track-like structure. This structure represents a key to the realization of the inner wall electrode. This concept can be simply implemented Realize wisely and with relatively few components and is also easy to automate.
  • the materials for glass solder and discharge vessel are matched to one another.
  • the thickness of the conductor track is chosen to be so thin that on the one hand the thermal stresses remain low and on the other hand the current strengths required during operation can be achieved.
  • a sufficiently high current carrying capacity of the conductor track is of particular importance insofar as the high luminous intensities sought for such lamps ultimately result in high current intensities. This problem is exacerbated again in the preferred pulsed operating mode of the discharge, since particularly high currents flow in the conductor tracks during the relatively short duration of the repetitive active power coupling. Only in this way is it possible to couple in sufficiently high average active powers and thereby achieve the desired high light intensity on average.
  • a relatively thick conductor track is used for the at least one inner wall electrode. If the conductor track thickness is too small, it risks creating cracks due to local overheating of the conductor track. The heating of the conductor track by the ohmic portion of the conductor track current is higher, the smaller the cross section of the conductor track.
  • the width of the conductor tracks for reasons of space, particularly in the case of very slim lamps with relatively small diameters. Therefore, rather narrow, but rather thick conductor tracks are sought in order to solve the problem of cracking due to heat development due to high current densities to solve the conductor tracks.
  • Typical thicknesses for conductive silver strips are in the range from approximately 5 ⁇ m to approximately 50 ⁇ m, preferably in the range from approximately 5.5 ⁇ m to approximately 30 ⁇ m, particularly preferably in the range from approximately 6 ⁇ m to approximately 15 ⁇ m.
  • one or more further electrodes are arranged on the outer wall or also on the inner wall.
  • at least part of the inner wall has a phosphor layer.
  • one or more reflection layers for visible light for example made of A1 2 0 3 and / or Ti0 2 , can be applied below the phosphor layer. This may prevent some of the light emitted by the phosphor layer from being transmitted through the vessel wall. Rather, the light is essentially directed onto the aperture by reflection or multiple reflection, and consequently the luminance is increased there.
  • the phosphor layer itself can also additionally be used as a reflection layer by applying the phosphor layer with a sufficient thickness.
  • the fluorescent lamp has two electrodes, one strip-shaped electrode being arranged on each of the outer and inner walls. If the lamp is intended for operation with bipolar voltage pulses, the inner wall electrode is additionally completely covered with a dielectric layer. This double-sided dielectric interference is not absolutely necessary for operation with unipolar voltage pulses (see US Pat. No. 5,604,410). In the latter case, the inner wall electrode is connected to high-voltage potential in order to ensure safe contact.
  • both electrodes are arranged on the inner wall of the discharge vessel, at least one of the two electrodes being completely covered with a dielectric layer. Should the lamp go with bipolar voltage pulses are operated, both electrodes are correspondingly dielectric coated.
  • the lamp has three or more electrodes. With three electrodes, two discharge planes can be created that have a common electrode. In the case of unipolar voltage pulses, this is preferably the (temporary) cathode and the other two electrodes are connected as anodes.
  • the electrodes are advantageously oriented such that, viewed in cross section, the perpendicular bisectors of the respective discharge planes intersect the phosphor layer. This ensures that the UV (ultraviolet) emission maximum of the discharge level falls on the phosphor layer.
  • a second way according to the invention for solving the above-mentioned problem proposes at least one electrode within the wall of the Arrange discharge vessel.
  • such an electrode is also abbreviated as "vessel wall electrode”.
  • the associated counter-electrode (s) up to a maximum of the entire inner diameter can be used as the striking distance.
  • the advantage of this solution is that Operation with bipolar voltage pulses does not require an additional dielectric, since the dielectric layer which is effective for the discharge is formed here by a part of the vessel wall itself, namely by the part of the wall which covers the electrode in the direction toward the inside of the discharge vessel -
  • the dielectric layer is determined here by the depth at which the electrode is embedded in the vessel wall, which is why it is also necessary to insert the electrode very uniformly into the vessel wall, for example in the form of a straight wire make sure that the thickness of the covering of the electrode by the vessel ßmaterial (dielectric!) is as constant as possible over the pipe length.
  • the fluorescent lamp according to the second solution basically has the same features as the fluorescent lamp according to the first solution.
  • both solutions can also be combined, ie at least one electrode is arranged both on the inner wall and inside the vessel wall. Furthermore, one or more electrodes can also be arranged on the outer wall of the discharge vessel in this case.
  • the tubular discharge vessel can also be curved. Since the discharge direction is essentially perpendicular to the longitudinal axis of the lamp, almost any shape can be realized, in particular also circular, without the discharge being adversely affected.
  • a gas filling consisting of an inert gas, in particular xenon, or an inert gas mixture.
  • La shows a longitudinal section through a fluorescent lamp according to the invention with aperture and with an outer and an inner wall electrode
  • FIG. 1b shows a cross section through the fluorescent lamp from FIG.
  • FIG. 2 shows a cross section through a fluorescent lamp with two inner wall electrodes
  • FIG. 3 shows a cross section through a fluorescent lamp with an inner wall and two outer wall electrodes
  • FIG. 4 shows a cross section through a fluorescent lamp with four inner wall electrodes
  • FIG. 5 shows a cross section through a fluorescent lamp with a vessel wall and two outer wall electrodes
  • FIGS la and lb show the longitudinal or cross section of an aperture fluorescent lamp 1 for OA applications in a schematic representation.
  • the lamp 1 essentially consists of a tubular discharge vessel 2 with a circular cross section and a first and a second strip-shaped electrode 3, 4. With the exception of a rectangular aperture 5, the inner wall of the discharge vessel 2 has a phosphor layer 6.
  • the discharge vessel 2 is sealed gas-tight at its first end with a dome 7 formed from the vessel and at its second end with a plug 8.
  • the plug 8 is gas-tightly connected to the inner wall of the vessel end by means of glass solder 9.
  • Xenon with a filling pressure of 160 torr is located within the discharge vessel 2.
  • the first electrode 3, which is provided as an anode, is designed as a metal foil strip which is arranged on the outer wall of the discharge vessel 2 parallel to the longitudinal axis of the tube.
  • the other electrode 4, which is provided as a cathode, consists of a conductive silver strip arranged diametrically to the anode, which was applied in the liquid state with the aid of a cannula to the inner wall of the discharge vessel 2 and then baked (inner wall electrode).
  • the layer thickness is approx. 10 ⁇ m.
  • the cathode 4 is guided in a gas-tight manner to the outside in a lead-through area 10 between the stopper 8 and the inner wall of the second end of the discharge vessel 2, where it merges into an external power supply 11.
  • the cathode 4, its associated bushing 10 and the associated external power supply 11 are each designed as functionally different partial areas of a single common, conductor track-like structure.
  • the glass solder 9 enables the gas-tight passage of the cathode 4 in this passage area 10.
  • the respective width of the anode and cathode strips is 0.9 mm and 0.8 mm.
  • the outer diameter of the tubular discharge vessel 2 made of glass is approximately 9 mm with a wall thickness of approximately 0.5 mm.
  • the width and length of aperture 5 are approximately 6.5 mm and 255 mm, respectively.
  • the phosphor layer 6 is a three-band phosphor.
  • FIGS. 2 to 5 schematically show further cross sections of a fluorescent lamp according to the invention, similar to the lamp shown in FIG. 1 a, with and without an aperture. They differ from one another essentially in the electrode configuration. The same features are designated with the same reference numerals.
  • the lamp in FIG. 2 has a first and a second inner wall electrode 12, 4. Since both electrodes are located within the discharge vessel 2, the first electrode 12 is covered with a dielectric layer 13 (discharge that is dielectrically impeded on one side). This is provided as an anode in unipolar pulsed operation according to US Pat. No. 5,604,410.
  • the lamp in FIG. 3 has two outer wall electrodes 3a, 3b and one inner wall electrode 4.
  • the outer wall electrodes 3a, 3b are provided as anodes and the inner wall electrode 4 is provided as a cathode. Consequently, in the pulsed operation according to US Pat. No. 5,604,410, two levels are formed with single discharges which are dielectrically impeded on one side (not shown).
  • a first discharge plane extends between the cathode strip 4 and the first anode strip 3a.
  • the other discharge plane extends between the cathode strip 4 and the second anode strip 3b.
  • the electrodes 3a, 3b, 4 are viewed in cross section arranged at the corner points of an imaginary isosceles triangle.
  • the lamp in FIG. 4 has four inner wall electrodes 14a-14d. Each of the inner wall electrodes 14a-14d is covered with a dielectric layer 15a-15d. A first 14a of the four electrodes 14a-14d is provided for a first polarity of a supply voltage, while the three other electrodes 14b-14d are provided for the second polarity. In pulsed operation, a total of three discharge levels are formed, namely between the first electrode 14a and one of the three remaining electrodes 14b-14d. Since the discharge is dielectrically impeded on both sides, operation is not only possible with unipolar voltage pulses but also with bipolar voltage pulses.
  • the inner wall of the discharge vessel 2 is provided with the exception of the aperture 5 with a reflection double layer 16 made of Al 2 O ⁇ and Ti0 2 .
  • a phosphor layer 6 is applied to the reflection double layer 16.
  • the reflection double layer 16 reflects the light generated by the phosphor layer 6. In this way, the luminance of the aperture 5 is increased.
  • the lamp in FIG. 5 has two outer wall electrodes 3a, 3b and a vessel wall electrode 4.
  • the vessel wall electrode 4 consists of a wire made of Vacovit® (from Vacuumschmelze GmbH) with a diameter of approx. 100 ⁇ m, which is melted into the vessel wall. Since here, as in FIG. 4, all electrodes are dielectrically impeded, bipolar pulse operation is possible in addition to unipolar.
  • the inner wall of the discharge vessel 2 is provided with a phosphor layer 17 over the entire circumference, ie, in contrast to the previous lamps, it has no aperture.
  • the lamp from FIG. 5 is intended for automotive lighting, depending on the fluorescent material, for example as a brake light or flashing light.
  • FIG. 6 shows a lighting system for OA devices.
  • the aperture fluorescent lamp 1 from FIG. 1 additionally has a base 18 at its second end.
  • the base 18 consists essentially of a base pot 19 and two connecting pins 20a, 20b.
  • the base pot 19 serves primarily to accommodate the lamp 1.
  • the outer wall electrode 3 and the inner wall electrode 4 or the outer power supply section 11 are connected to the two connecting pins 20a, 20b (not shown) in the inside of the base pot 19.
  • the connection pins 20a, 20b are in turn connected to the two poles 22a and 22b of a pulse voltage source 23 via electrical lines 21a, 21b.
  • the pulse voltage source 23 supplies a sequence of unipolar voltage pulses with a repetition frequency of 66 kHz.
  • the pulse duration is approx.1.1 ⁇ s each.
  • FIG. 7 shows the luminance L in cd / m 2 measured by the aperture as a function of the time-averaged electrical power P in W.
  • the measurement curve 24 relates to an illumination system according to FIG. 6 with the operating parameters specified there. As can be seen, approximately 40,000 cd / m 2 are achieved with a power of almost 20 W.
  • a comparable conventional lamp according to the teaching of US Pat. No. 5,117,160 delivers only 20,000 cd / m 2 with the same electrical power. The lamp according to the invention consequently produces twice the luminance with the same electrical power; this corresponds to a 100% increase over the prior art.
  • the measurement curve 25 is obtained by replacing the lamp according to FIG. 1 with the lamp according to FIG. 3, ie a lamp with two instead of only one anode strips. Two discharge levels thus arise during operation (see also description of FIG. 3).
  • an electrical power of approx. 10 W even higher luminance levels than with the measurement curve 24 achieved.
  • a power of 20 W just under 50,000 cd / m 2 can be achieved. This corresponds to 2.5 times the luminance compared to the state of the art or an increase of 150%.

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Abstract

Eine Leuchtstofflampe (1) mit einem mit Edelgas gefüllten, rohrförmigen Entladungsgefäß (2) und einer Leuchstoffschicht (6) weist längliche, parallel zur Längsachse des rohrförmigen Entladungsgefäßes (2) angeordnete Elektroden (3; 4; 12; 14a-14d) auf, wobei mindestens eine Elektrode (4; 12; 14a-14d) auf der Innenwandung des Entladungsgefäßes (2) angeordnet ist. Das rohrfömige Entladungsgefäß (2) ist an einem oder an beiden Enden mit einem Stopfen (8) und mittels Lot (9) gasdicht verschlossen, wobei die mindestens eine Innenwandungselektrode (4) durch das Lot (9) hindurch gasdicht nach außen geführt ist. Alternativ oder auch zusätzlich ist mindestens eine Elektrode (16) innerhalb der Wand des Entladungsgefäßes (2) angeordnet. Je nach Positionierung der zugehörigen Gegenelektrode(n) kann bis zu maximal der gesamte Innendurchmesser als Schlagweite genutzt werden. Aufgrund der großen und zugleich konstanten Schlagweite längs des Entladungsrohres werden hohe Leuchtdichten erzielt. Die Lampe ist für eine gepulste, dielektrisch behinderte Entladung vorgesehen.

Description

Leuchtstofflampe
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Leuchtstofflampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein Beleuchtungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 17 mit dieser Leuchtstofflampe.
Es handelt sich dabei um Leuchtstofflampen, bei denen entweder die Elek- troden einer Polarität oder alle Elektroden, d.h. beiderlei Polarität, mittels einer dielektrischen Schicht von der Entladung getrennt sind (einseitig bzw. zweiseitig dielektrisch 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 Ausführung mit äußeren Elektroden ist, daß keine gasdichten Stromdurchführungen 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 Entladung beeinflußt - im wesentlichen durch die Anforderungen an das Entladungsgefäß, insbesondere dessen mechanische Festigkeit, festgelegt. Da die Höhe der erforderlichen Versorgungsspannung mit der Dicke der dielektrischen 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 verbunden. Außerdem sind höhere Sicherheitsvorkehrungen zum Berührungsschutz erforderlich. Schließlich können unerwünscht hohe elektromagneti- sehe Abstrahlungen problematisch werden.
Andererseits kann die dielektrische Schicht auch in Gestalt einer zumindest teilweisen Umhüllung oder Schicht mindestens einer innerhalb des Entladungsgefäßes angeordneten Elektrode realisiert sein. Das hat den Vorteil, daß die Dicke der dielektrischen Schicht auf die Entladungseigenschaften hin optimiert werden kann. Allerdings erfordern innere Elektroden gasdichte Stromdurchführungen. Dadurch sind zusätzliche Fertigungsschritte erforderlich, was die Herstellung in der Regel verteuert.
Des weiteren handelt es sich insbesondere um Leuchtstofflampen mit rohr- förmigem, beidseitig verschlossenem Entladungsgefäß, dessen Innenwan- düng zumindest teilweise mit einem Leuchtstoff beschichtet ist.
Derartige Lampen werden insbesondere in Geräten für die Büroautomation (OA = Office Automation), z.B. Farbkopierer und -Scanner, für die Signalbeleuchtung, z.B. als Brems- und Richtungsanzeigelicht in Automobilen, für die Hilfs beleuchtung, z.B. der Innenbeleuchtung von Automobilen, sowie für die Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen, z.B. Flüssigkristallanzeigen, als sogenannte „Edge Type Backlights" eingesetzt.
In diesen technischen Anwendungsfeldern sind sowohl besonders kurze Anlaufphasen, aber auch möglichst temperaturunabhängige Lichtströme erforderlich. Deshalb enthalten diese Lampen kein Quecksilber. Vielmehr sind diese Lampen üblicherweise mit Edelgas, vorzugsweise Xenon, bzw. Edelgasmischungen gefüllt. Für die genannten Anwendungen ist sowohl eine hohe Leuchtdichte als auch eine über die Länge der Lampe gleichmäßige Leuchtdichte notwendig. Zur Erhöhung der Leuchtdichte werden die Lampen für den OA-Einsatz üblicherweise mit einer Apertur entlang der Längsachse versehen. Um die Leuchtdichte weiter zu steigern, genügt es nicht, die in bisherige Systeme eingekoppelte Leistung zu erhöhen, da die Belastung einer Lampe für einen dauerhaften und zuverlässigen Betrieb nicht beliebig gesteigert werden kann. Erschwerend kommt hinzu, daß bei den bisher in Kopiergeräten und Scannern eingesetzten Systemen die Effizienz der Entladung mit zunehmen- der Leistungseinkopplung abnimmt.
Stand der Technik
Aus der Schrift US 5,117,160 ist bereits eine Edelgas-Entladungslampe für OA-Geräte bekannt. Auf der Außenfläche der Wand eines rohrförmigen Entladungsgefäßes sind zwei streifenförmige Elektroden entlang der Lampenlängsachse angeordnet. Die Lampe wird mit Wechselspannung bei einer bevorzugten Frequenz zwischen 20 kHz und 100 kHz betrieben. Im Betrieb wird die 147 nm Xenon-Linie angeregt. Nachteilig ist eine unter anderem aus Gründen des Berührungsschutzes erforderliche, nicht vollständig transparente Schutzschicht, welche sowohl die Elektrodenstreifen als auch die restliche Lampenoberfläche bedeckt. Ohne diese Schutzschicht wären die abwechselnd auf Hochspannungspotential (z.B. ca. 1600 V) liegenden Elektroden nämlich frei zugänglich. Außerdem hat die Schutzschicht noch die Funktion, parasitäre Oberflächengleitentladungen zu unterbinden. Weitere Nachteilen resultieren aus den zum Betrieb mit Außenelektroden notwendigen relativ hohen Brennspannungen. Damit verbunden sind zum einen nämlich unerwünscht hohe elektromagnetische Abstrahlungen. Zum anderen muß ein elektronisches Vorschaltgerät auf die zum Betreiben der Lampe erforderlichen relativ hohen Brennspannungen ausgelegt sein, was seine Herstellung in der Regel verteuert. Schließlich ist die mit der verwendeten Betriebsweise erzielbare Nutzstrahlungseffizienz und folglich die resultierende Leuchtdichte relativ gering.
Aus der US-PS 5,604,410 ist außerdem bekannt, daß sich die Effizienz von dielektrisch behinderten Entladungen mit Hilfe eines auf die speziellen Verhältnisse (Schlagweite, Elektrodenkonfiguration, Elektrodengeometrie und Fülldruck) angepaßten Pulsbetriebes (gepulste, dielektrisch behinderte Entladung) gegenüber den mit Wechselspannung angeregten dielektrisch behinderten Entladungen (siehe US-PS 5,117,160) deutlich steigern läßt.
Ferner ist in der US-PS 5,604,410 eine rohrförmige Entladungslampe mit kreisförmigem Querschnitt, mit einer streifenförmigen Außenelektrode und einer stabförmigen Innenelektrode offenbart. Die stabförmige Innenelektrode ist mit Hilfe zweier bügeiförmiger Stromzuführungen azentrisch in der Nähe der Innenwandung und parallel zur Längsachse des Entla- dungsgefäßes angeordnet. Die beiden Stromzuführungen sind über je eine Quetschung, die mittels Tellereinschmelzung mit dem Entladungsgefäß gasdicht verbunden ist, nach außen geführt. Die Außenelektrode ist diametral gegenüberliegend auf der Außenwandung fixiert. Nachteilig sind die relativ aufwendige und folglich teuere Konstruktion für die Befestigung des metallischen Elektrodenstabs im Innern der Lampe sowie die beiden Quetschungen. Außerdem muß der metallische Innenelektrodenstab relativ dick ausgeführt sein, um die notwendige Steifigkeit zu gewährleisten. Andernfalls besteht die Gefahr, daß der Innenelektrodenstab durchhängt und folglich die Schlagweite entlang der Elektroden nicht ausreichend konstant ist. Ein gespannter Draht als Innenelektrode würde das Problem nicht lösen, da dieser sich während des Lampenbetriebs erwärmt und damit erst recht durchhängt. Aus diesen Gründen benötigt die genannte Lampe einen relativ großen Durchmesser, was aber einer Verwendung für bestimmte Zwecke, insbesondere für die Büroautomation und die Signalbeleuchtung bei Automobilen, entgegensteht.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zu beseitigen und eine Leuchtstofflampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit verbesserter Leuchtdichte bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Ferner wird diese Aufgabe auch durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 4 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den davon abhängigen Ansprüchen.
Die Grundidee der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß einerseits die Schlagweite der gepulsten, dielektrisch behinderten Entladung für eine hohe elektrische Leistungseinkopplung möglichst groß sein soll. Andererseits soll die Anordnung sämtlicher Elektroden auf der Außenwandung des Entladungsgefäßes und die damit verbundenen Nachteile vermieden werden. Außerdem ist für die gepulste, dielektrisch behinderte Entladung eine möglichst konstante Schlagweite längs des Entladungsrohres anzustreben. Dies ist deshalb wichtig, um im Betrieb gleiche Zündbedingungen für alle Ein- zelentla düngen (siehe dazu US-PS 5,604,410) entlang der Elektroden zu gewährleisten. Dadurch ist nämlich sichergestellt, daß sich die Einzelentladungen entlang der gesamten Elektrodenlänge aufgereiht ausbilden (ausreichende elektrische Eingangsleistung vorausgesetzt) und folglich eine Grundvoraussetzung zur Erzielung einer hohen und homogenen Leucht- dichte der Lampe erfüllt ist. Ein erster erfindungsgemäßer Weg zur Lösung dieser Problematik schlägt vor, mindestens eine oder auch alle Elektroden auf der Innenwandung des Entladungsgefäßes anzuordnen. Im folgenden wird eine derartige Elektrode verkürzend auch als „Innenwandungselektrode" bezeichnet. Durch dieses Konzept kann, je nach Positionierung der zugehörigen Gegenelektrode(n), bis zu maximal der gesamte Innendurchmesser als Schlagweite genutzt werden. Ein Vorteil ist unter anderem die gute thermische Ankopplung der Elektroden über das Gefäßmaterial nach außen. Dadurch ist gewährleistet, daß sich die Innenwandelektroden auch im Dauerbetrieb nicht von der In- nenwandung ablösen. Folglich bleibt die Schlagweite konstant.
Die Innenwandungselektrode ist als elektrisch leitfähiger, gegebenenfalls „linienartiger" Streifen - ähnlich einer elektrischen Leiterbahn - ausgebildet und parallel zur Längsachse des rohrförmigen Entladungsgefäßes orientiert. Der Streifen kann z.B. in Form von flüssigem Leitsilber o.a. auf die Innen- wand aufgetragen werden. Anschließend wird der Streifen verfestigt, z.B. durch Einbrennen. Die Innenwandungselektrode ist zusätzlich auch als Durchführung inklusive äußerer Stromzuführung weitergebildet. Dazu ist das rohrförmige Entladungsgefäß zumindest an einem seiner beiden Enden mit einem Stopfen verschlossen, der mittels Lot, z.B. Glaslot, gasdicht mit der Innenwandung des Gefäßendes verbunden ist. Die Innenwandungselektrode ist durch das Lot hindurch gasdicht nach außen geführt, d.h. die Innenwandungselektrode geht im Breich des Lotes in eine Durchführung und außerhalb des Gefäßes schließlich in eine äußere Stromzuführung über. Auf diese Weise sind Innenwandungselektrode, deren zugehörige Durchführung und zugehörige äußere Stromzuführung als jeweils funktioneil unterschiedliche Teilbereiche einer einzigen gemeinsamen, leiterbahnähnlichen Struktur ausgebildet. Diese Struktur stellt einen Schlüssel zur Realisierung der In- nenwandungselektrode dar. Dieses Konzept läßt sich nämlich auf einfach Weise und mit relativ wenigen Komponenten realisieren und ist darüber hinaus gut automatisierbar.
Um mechanische Spannungen durch unterschiedliche Wärmeausdehnungen gering zu halten und um die Gasdichtheit auch im Dauerbetrieb zu gewähr- leisten, sind die Materialien für Glaslot und Entladungsgefäß aufeinander abgestimmt. Außerdem ist die Dicke der Leiterbahn (Elektrode, Durchführung, Stromzuführung) so dünn gewählt, daß einerseits die Wärmespannungen gering bleiben und daß andererseits die im Betrieb erforderlichen Stromstärken realisiert werden können.
Dabei kommt einer ausreichend hohen Stromtragfähigkeit der Leiterbahn insofern eine besondere Bedeutung zu, als die für derartige Lampen angestrebten hohen Lichtstärken letztendlich hohe Stromstärken bedingen. Nochmals verschärft wird diese Problematik bei der bevorzugten gepulsten Betriebsweise der Entladung, da während der relativ kurzen Dauer der re- petitiven Wirkleistungseinkopplung besonders hohe Ströme in den Leiterbahnen fließen. Nur so ist es möglich, auch ausreichend hohe mittlere Wirkleistungen einzukoppeln und dadurch im zeitlichen Mittel die gewünschte hohe Lichtstärke zu erzielen.
Um die vorgenannte hohe Stromtragfähigkeit zu gewährleisten, wird für die mindestens eine Innenwandelektrode eine relativ dicke Leiterbahn verwendet. Eine zu geringe Leiterbahndicke birgt nämlich die Gefahr der Rißbildung aufgrund lokaler Überhitzung der Leiterbahn. Die Erwärmung der Leiterbahn durch den ohmschen Anteil des Leiterbahnstromes ist umso höher, je geringer der Querschnitt der Leiterbahn ist. Der Breite der Leiterbah- nen sind aber aus Platzgründen Grenzen gesetzt, insbesondere bei sehr schlanken Lampen mit relativ kleinen Durchmessern. Deshalb werden eher schmale, dafür aber eher dicke Leiterbahnen angestrebt, um das Problem der Rißbildung aufgrund von Wärmeentwicklung durch hohe Stromdichten in den Leiterbahnen zu lösen. Typische Dicken für Leitsilber streifen liegen im Bereich von ca. 5 μm bis ca. 50 μm, bevorzugt im Bereich von ca. 5,5 μm bis ca. 30 μm, besonders bevorzugt im Bereich von ca. 6 μm bis ca. 15 μm.
Des weiteren sind erfindungsgemäß eine oder mehrere weitere Elektroden auf der Außenwandung oder ebenfalls auf der Innenwandung angeordnet sein. Außerdem weist zumindest ein Teil der Innenwandung eine Leuchtstoffschicht auf. Für OA- Anwendungen bleibt lediglich eine streifenförmige Apertur unbeschichtet. Zusätzlich kann unterhalb der Leuchtstoffschicht eine oder mehrere Reflexionsschichten für sichtbares Licht, z.B. aus A1203 und/oder Ti02, aufgebracht sein. Dadurch wird gegebenenfalls verhindert, daß ein Teil des von der Leuchtstoffschicht emittierten Lichts durch die Gefäßwand transmittiert wird. Vielmehr wird das Licht durch Reflexion bzw. Mehrfachreflexion im wesentlichen auf die Apertur gelenkt und folglich dort die Leuchtdichte erhöht. Alternativ kann die Leuchtstoffschicht auch selbst zusätzlich als Reflexionsschicht mitbenutzt werden, indem die Leuchtstoffschicht ausreichend dick aufgebracht wird.
In einer ersten einfachen Ausführung weist die Leuchtstofflampe zwei Elektroden auf, wobei je eine streifenförmige Elektrode auf der Außen- bzw. Innenwandung angeordnet ist. Falls die Lampe für den Betrieb mit bipolaren Spannungspulsen vorgesehen ist, ist die Innenwandungselektrode zusätzliche vollständig mit einer dielektrischen Schicht bedeckt. Für den Betrieb mit unipolaren Spannungspulsen ist diese beidseitige dielektrische Behinderung nicht unbedingt erforderlich (siehe dazu US-PS 5,604,410). Um Berührungssicherheit zu gewährleisten, ist im letzteren Fall die Innenwandungselektro- de mit Hochspannungspotential verbunden.
In einer Variante sind beide Elektroden auf der Innenwandung des Entladungsgefäßes angeordnet, wobei mindestens eine der beiden Elektroden vollständig mit einer dielektrischen Schicht bedeckt ist. Soll die Lampe mit bipolaren Spannungspulsen betrieben werden, sind beide Elektroden entsprechend dielektrisch beschichtet.
Aufgrund der zwei Elektroden entsteht bei beiden Varianten im Betrieb je eine Entladungsebene, die sich innerhalb des Entladungsgefäßes zwischen beiden Elektroden erstreckt. In dieser Ebene sind eine Vielzahl von Einzelentladungen nebeneinander entlang der Elektroden aufgereiht, die im Grenzfall in eine Art vorhangähnliche Entladungsform übergehen. Um die Leuchtdichte der Lampe zu erhöhen, können weitere Entladungsebenen innerhalb des Entladungsgefäßes erzeugt werden. Dazu weist die Lampe drei oder mehr Elektroden auf. Mit drei Elektroden lassen sich bereits zwei Entladungsebenen erzeugen, die eine gemeinsame Elektrode haben. Vorzugsweise ist dies bei unipolaren Spannungspulsen die (temporäre) Kathode und die beiden anderen Elektroden sind als Anoden geschaltet. Mit vier Elektroden lassen sich entweder zwei unabhängige Entladungsebenen oder aber drei Entladungsebenen mit einer gemeinsamen Elektrode realisieren, je nach dem, ob die vier Elektroden als zwei Kathoden und zwei Anoden oder aber als eine Kathode und drei Anoden geschaltet sind. Im Prinzip lassen sich auf diese Weise auch mehr als drei Entladungsebenen erzeugen. Allerdings sind der dazu notwendigen Anzahl von Elektrodenstreifen in der Praxis aus Platzgründen gewisse Grenzen gesetzt.
Falls die Lampe für OA-Anwendungen vorgesehen und folglich mit einer Apertur versehen ist, sind die Elektroden vorteilhaft so orientiert, daß im Querschnitt betrachtet die Mittelsenkrechten der jeweiligen Entladungsebenen die Leuchtstoffschicht schneiden. Dadurch ist sichergestellt, daß das UV-(Ultraviolett)Abstrahlmaximum der Entladungsebene auf die Leuchtstoffschicht fällt.
Ein zweiter erfindungsgemäßer Weg zur Lösung der oben genannten Problematik schlägt vor, mindestens eine Elektrode innerhalb der Wand des Entladungsgefäßes anzuordnen. Im folgenden wird eine derartige Elektrode verkürzend auch als „Gefäßwandelektrode" bezeichnet. Auch hier kann, je nach Positionierung der zugehörigen Gegenelektrode (n), bis zu maximal der gesamte Innendurchmesser als Schlagweite genutzt werden. Der Vorteil die- ser Lösung ist, daß auch bei Betrieb mit bipolaren Spannungspulsen kein zusätzliches Dielektrikum erforderlich ist. Die für die Entladung wirksame dielektrische Schicht wird hier nämlich durch einen Teil der Gefäßwand selbst gebildet und zwar durch den Teil der Wand, der die Elektrode in Richtung zum Innern des Entladungsgefäßes bedeckt. Die Dicke der wirk- samen dielektrischen Schicht wird hier durch die Tiefe festgelegt, in welcher die Elektrode in die Gefäßwand eingelassen ist. Deshalb ist es allerdings auch erforderlich, die Elektrode, z.B. in Form eines geraden Drahtes, sehr gleichmäßig in die Gefäßwand einzulassen. Es ist also darauf zu achten, daß die Dicke der Bedeckung der Elektrode durch das Gefäßmaterial (Dielektrikum!) über die Rohrlänge möglichst konstant ist. Andernfalls resultieren nämlich längs der Innenwandungselektrode unterschiedliche Schichtdicken des wirksamen Dielektrikums und folglich eine unerwünschte und ungleichförmige Entladungsstruktur mit geringerer Effizienz für die Nutzstrahlungserzeugung. Ansonsten weist die Leuchtstofflampe gemäß der zweiten Lösung im Prinzip die gleichen Merkmale auf wie die Leuchtstofflampe gemäß der ersten Lösung. Insbesondere sind auch sämtliche dort genannten Varianten denkbar, wobei lediglich die Innenwandungselektrode durch die Gefäßwandelektrode ersetzt ist.
Schließlich können auch beide Lösungen kombiniert werden, d.h. minde- stens je eine Elektrode ist sowohl auf der Innenwandung als auch innerhalb der Gefäßwand angeordnet. Ferner kann auch in diesem Fall eine oder mehrere Elektroden auf der Außenwandung des Entladungsgefäßes angeordnet sein. Das rohrförmige Entladungsgefäß kann gerade aber auch gebogen sein. Da die Entladungsrichtung im wesentlichen senkrecht zu Lampenlängsachse verläuft, können nahezu beliebige Formen realisiert werden, insbesondere auch kreisförmige, ohne daß die Entladung davon beeinträchtigt wird.
Innerhalb des Entladungsgefäßes befindet sich eine Gasfüllung, bestehend aus einem Edelgas, insbesondere Xenon, oder einem Edelgasgemisch.
Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. la einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Leuchtstofflampe mit Apertur und mit einer Außen- und einer Innenwandungselektrode,
Fig. lb einen Querschnitt durch die Leuchtstofflampe aus Figur la,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Leuchtstofflampe mit zwei Innenwandungselektroden,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine Leuchtstofflampe mit einer Innen- wandungs- und zwei Außenwandungselektroden,
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Leuchtstofflampe mit vier Innenwandungselektroden,
Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Leuchtstofflampe mit einer Ge- fäßwand- und zwei Außenwandungselektroden,
Fig. 6 ein Beleuchtungssystem mit Apertur-Leuchtstofflampe und Im- pulsspannungs quelle, Fig. 7 Meßkurven der Lampe aus Figur 1 bzw. Figur 3.
Die Figuren la und lb zeigen den Längs- bzw. Querschnitt einer Apertur- Leuchtstofflampe 1 für OA- Anwendungen in schematischer Darstellung. Die Lampe 1 besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Entladungsge- faß 2 mit kreisförmigem Querschnitt sowie einer ersten und einer zweiten streifenförmigen Elektrode 3,4. Die Innenwandung des Entladungsgefäßes 2 weist mit Ausnahme einer rechteckigen Apertur 5 eine Leuchtstoffschicht 6 auf. Das Entladungsgefäß 2 ist an seinem ersten Ende mit einer aus dem Gefäß geformten Kuppel 7 und an seinem zweiten Ende mittels Stopfen 8 gas- dicht verschlossen. Der Stopfen 8 ist mittels Glaslot 9 gasdicht mit der Innenwandung des Gefäßendes verbunden. Innerhalb des Entladungsgefäßes 2 befindet sich Xenon mit einem Fülldruck von 160 Torr.
Die erste, als Anode vorgesehene Elektrode 3 ist als Metallfolienstreifen ausgebildet, der auf der Außenwandung des Entladungsgefäßes 2 parallel zur Rohrlängsachse angeordnet ist. Die andere, als Kathode vorgesehene Elektrode 4 besteht aus einem diametral zur Anode angeordneten Leitsilberstreifen, der in flüssigem Zustand mit Hilfe einer Kanüle auf die Innenwandung des Entladungsgefäßes 2 aufgetragen und anschließend eingebrannt wurde (Innenwandungselektrode). Die Schichtdicke beträgt ca. 10 μm. Die Katho- de 4 ist in einem Durchführungsbereich 10 zwischen dem Stopfen 8 und der Innenwandung des zweiten Endes des Entladungsgefäßes 2 hindurch gasdicht nach außen geführt und geht dort in eine äußere Stromzuführung 11 über. Auf diese Weise sind die Kathode 4, deren zugehörige Durchführung 10 und zugehörige äußere Stromzuführung 11 als jeweils funktioneil unterschiedliche Teilbereiche einer einzigen gemeinsamen, leiterbahnähnlichen Struktur ausgebildet. Das Glaslot 9 ermöglicht in diesem Durchführungsbereich 10 die gasdichte Durchführung der Kathode 4. Die jeweilige Breite des Anoden- und Kathodenstreifens beträgt 0,9 mm bzw. 0,8 mm. Der Außendurchmesser des aus Glas bestehenden rohrförmigen Entladungsgefäßes 2 beträgt ca. 9 mm bei einer Wandstärke von ca. 0,5 mm. Die Breite und die Länge der Apertur 5 betragen ca. 6,5 mm bzw. 255 mm. Bei der Leuchtstoffschicht 6 handelt es sich um einen Dreibandenleuchtstoff. Er besteht aus einer Mischung der Blaukomponente BaMgAl10O17:Eu, der Grünkomponente LaP04:Ce,Tb und der Rotkomponente (Y,Gd)B03:Eu. Die resultierenden Farbkoordinaten betragen x = 0,395 und y = 0,383, d.h. es wird weißes Licht erzeugt.
In den Figuren 2 bis 5 sind weitere Querschnitte einer erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe, ähnlich wie der in Figur la gezeigten Lampe, mit und ohne Apertur schematisch dargestellt. Sie unterscheiden sich untereinander im wesentlichen durch die Elektrodenkonfiguration. Dabei sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Die Lampe in Figur 2 weist eine erste und eine zweite Innenwandungselektrode 12,4 auf. Da sich beide Elektroden innerhalb des Entladungsgefäßes 2 befinden, ist die erste Elektrode 12 mit einer dielektrischen Schicht 13 bedeckt (einseitig dielektrisch behinderte Entladung). Diese ist im unipolar gepulsten Betrieb gemäß der US-PS 5,604,410 als Anode vorgesehen.
Die Lampe in Figur 3 weist zwei Außenwandungselektroden 3a,3b und eine Innenwandungselektrode 4 auf. Die Außenwandungselektroden 3a,3b sind als Anoden und die Innenwandungselektrode 4 ist als Kathode vorgesehen. Folglich bilden sich im gepulsten Betrieb gemäß der US-PS 5,604,410 zwei Ebenen mit einseitig dielektrisch behinderten Einzelentladungen aus (nicht dargestellt). Eine erste Entladungsebene erstreckt sich zwischen dem Kathodenstreifen 4 und dem ersten Anodenstreifen 3a. Die andere Entladungsebene erstreckt sich zwischen dem Kathodenstreifen 4 und dem zweiten Anodenstreifen 3b. Die Elektroden 3a,3b,4 sind im Querschnitt betrachtet an den Eckpunkten eines gedachten gleichschenkeligen Dreiecks angeordnet.
Die Lampe in Figur 4 weist vier Innenwandungselektroden 14a-14d auf. Jede der Innenwandungselektroden 14a-14d ist mit einer dielektrischen Schicht 15a-15d bedeckt. Eine erste 14a der vier Elektroden 14a-14d ist für eine erste Polarität einer Versorgungsspannung vorgesehen, während die drei anderen Elektroden 14b-14d für die zweite Polarität vorgesehen sind. Im gepulsten Betrieb bilden sich somit insgesamt drei Entladungsebenen aus und zwar jeweils zwischen der ersten Elektrode 14a und je einer der drei restlichen Elektroden 14b-14d. Da es sich hier um eine beidseitig dielektrisch behinderte Entladung handelt, ist nicht nur der Betrieb mit unipolaren Spannungspulsen sondern ebenso mit bipolaren Spannungspulsen möglich. Die Innenwandung des Entladungsgefäßes 2 ist mit Ausnahme der Apertur 5 mit einer Reflexions doppelschicht 16 aus Al2Oθ und Ti02 versehen. Auf der Reflexionsdoppelschicht 16 ist eine Leuchtstoffschicht 6 aufgebracht. Die Reflexionsdoppelschicht 16 reflektiert das von der Leuchtstoff Schicht 6 erzeugte Licht. Auf diese Weise wird die Leuchtdichte der Apertur 5 erhöht.
Die Lampe in Figur 5 weist zwei Außenwandungselektroden 3a,3b und eine Gefäßwandelektrode 4 auf. Die Gefäßwandelektrode 4 besteht aus einen Draht aus Vacovit® (Fa. Vakuumschmelze GmbH) mit einem Durchmesser von ca. 100 μm, der in die Gefäßwand eingeschmolzen ist. Da hier ebenso wie in Figur 4 sämtliche Elektroden dielektrisch behindert sind, ist neben dem unipolaren auch der bipolare Impulsbetrieb möglich. Die Innenwandung des Entladungsgefäßes 2 ist über dem gesamten Umfang mit einer Leuchtstoffschicht 17 versehen, d.h. sie weißt im Unterschied zu den vorherigen Lampen keine Apertur auf. Die Lampe aus Figur 5 ist für die Automobilbeleuchtung vorgesehen und zwar je nach Leuchtstoff beispielsweise als Bremslicht oder Blinklicht. Die Figur 6 zeigt ein Beleuchtungssystem für OA- Vorrichtungen. Die Apertur-Leuchtleuchtstofflampe 1 aus Figur 1 weist an ihrem zweiten Ende zusätzlich einen Sockel 18 auf. Der Sockel 18 besteht im wesentlichen aus einem Sockeltopf 19 sowie zwei Anschlußstiften 20a,20b. Der Sockeltopf 19 dient primär der Aufnahme der Lampe 1. Außerdem sind im Innern des Sockeltopfes 19 die Außenwandungselektrode 3 und die Innenwandungselektrode 4 bzw. der äußere Stromzuführungsabschnitt 11 (vgl. Figur 1) mit den beiden Anschlußstiften 20a,20b verbunden (nicht dargestellt). Die Anschlußstifte 20a,20b sind ihrerseits über elektrische Leitungen 21a,21b mit den beiden Polen 22a bzw. 22b einer Impulsspannungsquelle 23 verbunden.
Die Impulsspannungsquelle 23 liefert eine Folge von unipolaren Spannungspulsen mit einer Wiederholfrequenz von 66 kHz. Die Pulsdauer beträgt jeweils ca. 1,1 μs.
In der Figur 7 ist die durch die Apertur gemessene Leuchtdichte L in cd/m2 als Funktion der zeitlich gemittelten elektrischen Leistung P in W dargestellt. Die Meßkurve 24 bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem gemäß Figur 6 mit den dort spezifizierten Betriebsparametern. Wie zu erkennen ist, werden bei einer Leistung von knapp 20 W ca. 40.000 cd/m2 erzielt. Eine vergleichbare konventionelle Lampe gemäß der Lehre der US-PS 5,117,160 liefert hingegen bei der gleichen elektrischen Leistung lediglich 20.000 cd/m2. Die erfindungsgemäße Lampe erzeugt folglich bei gleicher elektrischer Leistung die doppelte Leuchtdichte; das entspricht einer Steigerung gegenüber dem Stand der Technik um 100 %.
Die Meßkurve 25 ergibt sich durch Ersetzen der Lampe gemäß Figur 1 durch die Lampe gemäß Figur 3, d.h. einer Lampe mit zwei statt nur einem Anodenstreifen. Im Betrieb entstehen somit zwei Entladungsebenen (siehe auch Beschreibung zu Figur 3). Wie zu erkennen ist, werden ab einer elektrischen Leistung von ca. 10 W noch höhere Leuchtdichten als bei der Meßkurve 24 erzielt. Bei einer Leistung von 20 W werden schließlich knapp 50.000 cd/m2 erzielt. Das entspricht der 2,5-fachen Leuchtdichte gegenüber dem Stand der Technik oder einer Steigerung um 150 %.
Diese Ergebnisse dokumentieren die vorteilhafte Wirkung der Erfindung.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele. Insbesondere sind auch Kombinationen von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsbeispiele eingeschlossen.

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtstofflampe (1) mit einem zumindest teilweise transparenten und mit einer Gasfüllung gefüllten geschlossenen, rohrförmigen Entladungsgefäß (2) aus elektrisch nichtleitendem Material, welches Entladungsgefäß (2) auf seiner Innenwandung zumindest teilweise eine Schicht eines Leuchtstoffes oder Leuchtstoffgemisches (6) aufweist, und mit länglichen, parallel zur Längsachse des rohrförmigen Entladungsgefäßes (2) angeordneten Elektroden (3; 4; 12; 14a-14d), wobei zumindest die Elektrode(n) einer Polarität durch ein Dielektrikum (2; 13; 15a- 15d) vom Innern des Entladungsgefäßes getrennt ist (sind), dadurch gekennzeichnet, daß
• mindestens eine Elektrode (4; 12; 14a-14d) auf der Innenwandung des Entladungsgefäßes (2) angeordnet ist,
• die mindestens eine Innenwandungselektrode (4; 12; 14a-14d) zusätzlich als Durchführung (10) und diese wiederum als äußere Stromzuführung (11) weitergebildet ist, d.h. daß jede Innenwandungselektrode (4), deren zugehörige Durchführung (10) und zugehörige äußere Stromzuführung (11) als jeweils funktionell unterschiedliche Teilbereiche einer einzigen gemeinsamen leiterbahnähnlichen Struktur (4, 10, 11) ausgebildet sind.
2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Entladungsgefäß (2) an einem oder an beiden Enden mit einem Stopfen (8) und mittels Lot (9) gasdicht verschlossen ist, wobei die mindestens eine Innenwandungselektrode (4) durch das Lot (9) hindurch gasdicht nach außen geführt ist, d.h., daß die Innenwandung- selektrode (4) im Bereich des Lotes (9) in eine Durchführung (10) und außerhalb des Gefäßes (2) schließlich in eine äußere Stromzuführung (11) übergeht.
3. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandungselektrode (n) (12; 14a-14d) zusätzlich (jeweils) mit einer dielektrischen Schicht (13; 15a-15d) bedeckt ist (sind).
4. Leuchtstofflampe (1) mit einem zumindest teilweise transparenten und mit einer Gasfüllung gefüllten geschlossenen, rohrförmigen Entladungsgefäß (2) aus elektrisch nichtleitendem Material, welches Entladungsgefäß (2) auf seiner Innenwandung zumindest teilweise eine Schicht eines Leuchtstoffes oder Leuchtstoffgemisches (17) aufweist, und mit länglichen, parallel zur Längsachse des rohrförmigen Entla- dungsgefäßes (2) angeordneten Elektroden (3a; 3b; 16), wobei zumindest die Elektrode(n) einer Polarität durch ein Dielektrikum (2) vom Innern des Entladungsgefäßes getrennt ist (sind), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Elektrode (16) innerhalb der Wand des Entladungsgefäßes (2) angeordnet ist.
5. Leuchtstofflampe mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 4.
6. Leuchtstofflampe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Elektroden der einen Polarität (4; 14a; 16) verschieden von der Anzahl der Elektroden der anderen Polarität (3a,3b; 14b-14d) ist.
7. Leuchtstofflampe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung aus einem Edelgas oder Edelgas gemisch besteht.
8. Leuchtstofflampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Füll druck mehr als 100 Torr beträgt.
9. Leuchtstofflampe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasfüllung Xenon enthält.
10. Leuchtstofflampe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Entladungsgefäßes (2) eine Apertur (5) aufweist, die von der Leuchtstoffschicht (6) und gegebenenfalls einer Reflexionsschicht (16) ausgenom- men ist.
11. Leuchtstofflampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden asymmetrisch bezüglich der Apertur (5) angeordnet sind.
12. Leuchtstofflampe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Elektrodenpaar unterschiedlicher Polarität (3,5; 4,12; 3a,4; 14a,14d) derart angeordnet ist, daß im Querschnitt betrachtet die
Mittelsenkrechte auf der Verbindungslinie eines Elektrodenpaares (3,5; 4,12; 3a,4; 14a,14d) die Leuchtstoffschicht (6) schneidet, d.h. die Innenwandung außerhalb der Apertur (5) trifft.
13. Leuchtstofflampe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Innenwandung und Leuchtstoffschicht (6) mindestens eine
Reflexionsschicht (16) für sichtbares Licht angeordnet ist.
14. Leuchtstofflampe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Reflexionsschicht (16) eine Schicht aus A1203 und/oder Ti02 enthält.
15. Leuchtstofflampe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des rohrförmigen Entladungsgefäßes (2) weniger als 20 mm, insbesondere weniger als 15 mm beträgt.
16. Leuchtstofflampe nach einem oder mehreren der vorstehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Elektroden weniger als 2 mm, insbesondere weniger als 1 mm beträgt.
17. Beleuchtungssystem mit einer Leuchtstofflampe (1) und einer elektrischen Impulsspannungsquelle (23), die geeignet ist, im Betrieb durch Pausen voneinander getrennte Spannungspulse zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstofflampe (1) Merkmale eines oder meh- rerer der Ansprüche 1 bis 16 aufweist, wobei die Impulsspannungsquelle (23) mit den beiden äußeren Stromzuführungen der Leuchtstofflampe (1) elektrisch leitend verbunden ist.
18. Beleuchtungssystem nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch folgende Betriebsparameter:
• Wiederholfrequenz der Spannungspulse größer 60 kHz
• Pulsdauer der Spannungspulse kleiner 2 μs.
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