EP0976145A1 - Flat reflector lamp with locally modulated luminance - Google Patents

Flat reflector lamp with locally modulated luminance

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EP0976145A1
EP0976145A1 EP98966303A EP98966303A EP0976145A1 EP 0976145 A1 EP0976145 A1 EP 0976145A1 EP 98966303 A EP98966303 A EP 98966303A EP 98966303 A EP98966303 A EP 98966303A EP 0976145 A1 EP0976145 A1 EP 0976145A1
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EP
European Patent Office
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flat
display device
flat radiator
radiator according
lamps
Prior art date
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Application number
EP98966303A
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German (de)
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EP0976145B1 (en
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Frank Vollkommer
Lothar Hitzschke
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
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Publication of EP0976145B1 publication Critical patent/EP0976145B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/92—Lamps with more than one main discharge path
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • 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
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    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/305—Flat vessels or containers

Definitions

  • the invention relates to lamps.
  • lamps There are different types of lamps, which can be differentiated according to the criteria of functional principle, size, design, power range, etc.
  • Concrete designs are, for example, billboards backlit with meandering gas discharge lamps or signal lamps or mirror reflectors with focal points arranged Incandescent lamps for the mentioned aspect of backlighting and lighting, combinations of one or more geometrically large fluorescent lamps with (multiple) reflector systems for office lighting as an example for the aspect of glare-free and low shadow formation, or light tables for working with photo negatives for the aspect of glare-free as well columnar luminaires with upright fluorescent lamps or matt-diffusing glass panes backlit by a large number of incandescent lamps for interior design and decoration.
  • Incandescent lamps were also used, for. B. used with reflector systems or systems from a variety of light bulbs.
  • a relatively young type of lamp are the fluorescent lamps with a dielectric barrier discharge, which due to their special mode of operation are often designed as flat radiators.
  • a discharge volume is formed from plates that are not necessarily flat, in the sense of straight, but flat and largely flat plates, for example made of glass, the electrode structures being produced on one or both glass plates.
  • this invention is based on the problem of creating a lamp for application areas with light generation distributed over an area, which functionality or the aesthetic effect adds new possibilities to the state of the art.
  • the invention uses the special structure of the flat radiators for dielectrically impeded discharges by the geometric distribution of the discharge electrodes on the flat walls of the discharge volume, ie z. B. on two essentially flat and including the discharge volume together with a frame glass plates, deliberately not homogeneously distributed.
  • the invention thus deviates from the general principle prevailing in the prior art in the case of flat lamps or flat panels to be backlit and the like, namely that the aim is to achieve as uniform a surface luminance as possible.
  • This alignment of the invention is based on the knowledge that there are many applications in which a local modulation of the surface luminance which is matched to the application can be advantageous by a corresponding inhomogeneous distribution of the electrodes in the surface of the flat radiator.
  • Such advantages may lie in the area of better readability of a display or a lettering or signal, in the area of energy saving by better aligning the surface luminance to the local lighting requirements, in decorative effects to be achieved by the invention and the like.
  • the electrodes distributed inhomogeneously according to the invention are operated in two or more groups, which can be switched or operated independently of one another.
  • the electrodes of each group are connected to their own group-specific cathode or anode connection. This is only possible through the use of dielectrically disabled discharges, which - due to their so-called positive current-voltage characteristics - enable the problem-free parallel connection of several partial discharges or electrode tracks to electrode groups.
  • the separately operable groups correspond to specific surface areas of the flat radiator, in particular surface regions of increased luminance, which can then be switched on and off separately from one another.
  • the separately operable groups can also be used to power the lamp or to create different surface patterns in order to achieve special optical effects.
  • An essential application example for this invention lies in optical displays. These can be analog instruments, as shown in the exemplary embodiment, digital displays, fields with individual symbolized statements which are illuminated by their lighting, such as conventional control lamps, etc.
  • a specific surface shape of the display device to be illuminated is specified to which the electrode geometry is matched according to the invention. This creates a higher, the highest or even a surface luminance in the area of the surface shapes to be illuminated. So that can the total amount of light generated and thus the energy consumption are optimized in an application-specific manner, without application-specific shapes or complicated shapes being necessary for the flat radiator as a whole, that is to say its housing geometry or the discharge volume.
  • the exemplary embodiment of this invention explained in more detail below relates to a display device in a motor vehicle "dashboard".
  • This special case stands for a preferred field of application of the invention, namely display devices in road or rail vehicles, ships or aircraft or motorized means of transport in general .
  • the ergonomic requirements for display devices and fittings are particularly high in this area.
  • a special case for the area of display devices from a geometrical point of view are the analog displays, in which, as illustrated in the exemplary embodiment, the following forms of backlighting occur primarily due to an adapted electrode geometry: circles, circle segments, circular rings and circular ring segments.
  • Such shapes can be backlit with the conventional technology practically only defined by the use of diaphragms or masks, so that the invention can offer significant advantages in terms of the simplicity of the technical structure and the energy consumption. This applies in particular to circular rings or circular ring segments and other tall shapes or shapes curved around an inner region.
  • the invention is not to be understood as being restricted to the area of signal lamps or display devices.
  • interior lights are mentioned.
  • the flat radiator technology with dielectrically impeded discharge also appears to be interesting here, particularly because of the possibility of constructing large-area flat lamps for indoor use with very low surface luminance values compared to incandescent lamps.
  • a particular decorative or aesthetic effect can be achieved in many respects by the local modulation of the surface luminance according to the invention.
  • a flat spotlight mounted flat on the wall of the room can be given a particularly appealing design through an aesthetically appealing structuring of the luminance distribution. This is particularly true in contrast to the completely homogeneous and closed outer shape of such a luminaire that can be achieved through the uniform discharge volume.
  • the group division of the electrodes already described above for separately switchable operation there are various options for using the group division of the electrodes already described above for separately switchable operation.
  • the invention will now be illustrated with the aid of a concrete exemplary embodiment, which is shown schematically in the figure.
  • the figure shows a plan view of a flat radiator for a motor vehicle "dashboard" for backlighting a combination instrument for displaying the speed, the engine speed, the cooling water temperature and the tank content.
  • a discharge volume labeled 1 which is enclosed by two glass plates lying flat in the plane of the drawing and a seal running along the drawn-in edge. In the lower area of the figure, the glass plates protrude beyond the discharge volume 1 with an attachment labeled 3.
  • the pump nozzle used for evacuation and filling (in the closed state) is shown on the right-hand edge.
  • Summarized with 2 are the electrodes printed on one of the plates, the cathodes and anodes running alternately, but not differentiated in the figure. With most of their length, the electrodes 2 lie in the discharge volume 1 and are at their outside of the Discharge volume 1 part located in the area of approach 3 connected to the supply circuit and automotive electrics.
  • the electrodes 2 are in three spatially separate groups 2a, 2b and 2c, each of which corresponds to specific display units or contents.
  • the left group 2a corresponds to an analog instrument for speed display and, apart from its straight section leading to the approach 3, guides the circular ring segment of this analog instrument.
  • group 2b corresponding to an engine tachometer.
  • two instruments are combined, namely a tank level indicator and a cooling water thermometer.
  • the electrodes 2 are printed on one of the two glass plates by the screen printing method. They are coated with a glass barrier as a dielectric. The distance between the two glass plates is about 7 mm, wherein they are connected as a seal via a glass frame forming the outer edge of the discharge volume 1 with glass solder.
  • the invention is distinguished by a technically simple and rationally producible structure and a distribution of the surface luminance which is precisely adapted to the design of the display device. This improves energy efficiency and ergonomics.
  • flat radiators with dielectrically impeded discharge are also particularly advantageous because they have a high switching stability and are not sensitive to vibrations and their service life is basically limited only by the stability of the phosphors used (“maintenance”).
  • the geometry of the flat radiators can also be advantageous, as, as is clear in this exemplary embodiment, the shape and size can be adapted particularly well to the place of use or installation.
  • the present invention nevertheless allows the use of simple flat radiator housing shapes, in the present example the outer shape of the discharge volume 1 including the extension 3 instead of the complicated circular ring segments with connecting pieces.
  • the flatness is also advantageous in the limited space in a dashboard, cockpit, etc. The same applies to the low weight.

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Abstract

The invention relates to a flat reflector lamp with dielectrically impeded discharge and non-homogeneous two-dimensional distribution of electrode geometry for the local modulation of luminance, which is especially suited for use in display devices found, for example, in motorized forms of transport.

Description

Flachstrahler mit örtlich modulierter FlächenleuchtdichteFlat spotlights with locally modulated surface luminance
QuerverweisCross reference
Auf die folgende Parallelanmeldung der selben Anmelderin mit dem Anmeldetag 23.12.1997 wird Bezug genommen: europäische Patentanmeldung Nr. 97122800.2 mit dem Titel „Signallampe und Leuchtstoffe dazu".Reference is made to the following parallel application by the same applicant with the filing date of December 23, 1997: European patent application No. 97122800.2 with the title “signal lamp and phosphors therefor”.
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung bezieht sich auf Lampen. Es gibt verschiedene Typen von Lampen, die sich nach den Kriterien Funktionsprinzip, Baugröße, Bauform, Leistungsbereich usw. unterscheiden lassen.The invention relates to lamps. There are different types of lamps, which can be differentiated according to the criteria of functional principle, size, design, power range, etc.
Einer unter vielen Gesichtspunkten bei der Entwicklung und Auswahl von Lampentypen für bestimmte Anwendungsfälle liegt in der Flächigkeit der Lichterzeugung und der Gleichmäßigkeit der flächigen Lichterzeugung. Bei manchen Anwendungsfällen geht es darum, um einige Beispiele zu nennen, eine Fläche bestimmter Ausdehnung zu hinterleuchten, eine bestimmte Lichtleistung auf eine bestimmte Fläche zu verteilen, um die Blendwirkung zu verringern, aus Gründen der Verringerung der Schattenbildung eine Beleuchtungslösung mit möglichst flächig verteilter Lichtabgabe zu finden, aus dekorativen oder gestalterischen Gründen eine Lampe besonders großflächig auszuführen und dergleichen mehr. Konkrete Ausgestaltungen sind etwa mit mäandrierenden Gasentladungslampen hinterleuchtete Werbetafeln oder Signallampen oder Spiegelreflektoren mit brennpunktnah angeordneten Glühlampen für den erwähnten Aspekt der flächigen Hinterleuchtung und Beleuchtung, Kombinationen aus ein oder mehreren geometrisch großen Leuchtstofflampen mit (Mehrfach)- Reflektorsystemen für die Bürobeleuchtung als Beispiel für den Aspekt Blendfreiheit und geringe Schattenbildung, oder Leuchttische für die Arbeit mit Fotonegativen für den Gesichtspunkt Blendfreiheit sowie säulenförmige Leuchten mit aufrecht stehenden Leuchtstofflampen oder von einer Vielzahl von Glühlampen hinterleuchteten, mattstreuenden Glasscheiben für den Innenarchitektur- und Dekorationsbereich.One of many aspects in the development and selection of lamp types for certain applications is the flatness of the light generation and the uniformity of the flat light generation. In some applications, it is a matter of, to name a few examples, backlighting a surface of a certain extent, distributing a certain light output over a specific surface in order to reduce the glare, for reasons of reducing the formation of shadows, a lighting solution with the most widely distributed light emission possible find, for decorative or design reasons to run a lamp particularly large area and the like. Concrete designs are, for example, billboards backlit with meandering gas discharge lamps or signal lamps or mirror reflectors with focal points arranged Incandescent lamps for the mentioned aspect of backlighting and lighting, combinations of one or more geometrically large fluorescent lamps with (multiple) reflector systems for office lighting as an example for the aspect of glare-free and low shadow formation, or light tables for working with photo negatives for the aspect of glare-free as well columnar luminaires with upright fluorescent lamps or matt-diffusing glass panes backlit by a large number of incandescent lamps for interior design and decoration.
Stand der TechnikState of the art
In vielen solchen Fällen sind Leuchstofflampen bzw. Gasentladungslampen verwendet worden. Auch wurden Glühlampen z. B. mit Reflektorsystemen oder Systeme aus einer Vielzahl von Glühlampen eingesetzt.In many such cases, fluorescent lamps or gas discharge lamps have been used. Incandescent lamps were also used, for. B. used with reflector systems or systems from a variety of light bulbs.
Ein relativ junger Lampentyp sind die Leuchtstofflampen mit einer dielektrisch behinderten Entladung, die aufgrund ihrer besonderen Funktionsweise häufig als Flachstrahler ausgeführt sind. Dabei wird ein Entladungsvolu- men gebildet aus nicht unbedingt ebenen im Sinne von geraden, jedoch flächigen und weitgehend ebenen Platten, etwa aus Glas, wobei die Elektrodenstrukturen auf einer oder beiden Glasplatten hergestellt sind. Durch die Elektrodenverteilung auf eine große Fläche und eventuell durch Einsatz zusätzlicher Diffusorschichten lassen sich großflächige flache Lampen mit sehr gleichmäßiger Lichtverteilung realisieren.A relatively young type of lamp are the fluorescent lamps with a dielectric barrier discharge, which due to their special mode of operation are often designed as flat radiators. In this case, a discharge volume is formed from plates that are not necessarily flat, in the sense of straight, but flat and largely flat plates, for example made of glass, the electrode structures being produced on one or both glass plates. By distributing the electrodes over a large area and possibly by using additional diffuser layers, large-area flat lamps with very uniform light distribution can be realized.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Dieser Erfindung liegt auf der Grundlage des dargestellten Standes der Technik das Problem zugrunde, eine Lampe für Anwendungsgebiete mit auf eine Fläche verteilter Lichterzeugung zu schaffen, die hinsichtlich der techni- schen Funktionalität oder der ästhetischen Wirkung dem Stand der Technik neue Möglichkeiten hinzufügt.On the basis of the prior art shown, this invention is based on the problem of creating a lamp for application areas with light generation distributed over an area, which functionality or the aesthetic effect adds new possibilities to the state of the art.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Flachstrahler mit dielektrisch behinderter Entladung mit einer flächig inhomogenen Elektro- dengeometrie zur örtlichen Modulation der Flächenleuchtdichte.This problem is solved according to the invention by a flat radiator with a dielectric barrier discharge with a flat inhomogeneous electrode geometry for local modulation of the surface luminance.
Mit dieser Lösung nutzt die Erfindung die besondere Struktur der Flachstrahler für dielektrisch behinderte Entladungen, indem sie die geometrische Verteilung der Entladungselektroden auf den flachen Wänden des Entladungsvolumens, also z. B. auf zwei im wesentlichen ebenen und das Entla- dungsvolumen zusammen mit einem Rahmen einschließenden Glasplatten, bewußt nicht homogen verteilt. Damit weicht die Erfindung von dem im Stand der Technik bei flachen Lampen oder flachen zu hinterleuchtenden Tafeln und dergleichen im allgemein vorherrschenden Grundsatz ab, daß nämlich eine möglichst gleichmäßige Flächenleuchtdichte angestrebt wird.With this solution, the invention uses the special structure of the flat radiators for dielectrically impeded discharges by the geometric distribution of the discharge electrodes on the flat walls of the discharge volume, ie z. B. on two essentially flat and including the discharge volume together with a frame glass plates, deliberately not homogeneously distributed. The invention thus deviates from the general principle prevailing in the prior art in the case of flat lamps or flat panels to be backlit and the like, namely that the aim is to achieve as uniform a surface luminance as possible.
Dieser vom Stand der Technik abweichenden Ausrichtung der Erfindung, liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es viele Anwendungsfälle gibt, bei denen eine auf den Anwendungsfall abgestimmte örtliche Modulation der Flächenleuchtdichte durch eine entsprechende inhomogene Verteilung der Elektroden in der Fläche des Flachstrahlers von Vorteil sein kann. Solche Vorteile können im Bereich der besseren Ablesbarkeit einer Anzeige oder eines Schriftzugs oder Signals, im Bereich der Energieeinsparung durch bessere Ausrichtung der Flächenleuchtdichte auf die örtlichen Beleuchtungsanforderungen, in durch die Erfindung zu erzielenden dekorativen Effekten und dergleichen mehr liegen. Einige Beispiele sind in dieser Anmeldung aufge- führt, und eines ist als Ausführungsbeispiel konkreter dargestellt; die Erfindung bezieht sich jedoch auf Lampen und auf Leuchten mit erfindungsgemäßen Lampen im allgemeinen. Im Zusammenhang mit der Erfindung kann eine weitere Maßnahme sehr vorteilhaft sein, die zu einer bevorzugten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Flachstrahlers führt. Bei dieser Variante werden die erfindungsgemäß flächig inhomogen verteilten Elektroden in zwei oder mehreren Grup- pen betrieben, die unabhängig voneinander schaltbar bzw. betreibbar sind. Dazu sind die Elektroden einer jeweiligen Gruppe an einem eigenen gruppenspezifischen Kathoden- oder Anodenanschluß angeschlossen. Dies ist überhaupt erst durch die Verwendung von dielektrisch behinderten Entladungen möglich, die - aufgrund ihrer sogenannten positiven Strom- Spannungscharakteristik - das problemlose Parallelschalten mehrerer Teilentladungen bzw. Elektrodenbahnen zu Elektrodengruppen ermöglichen.This alignment of the invention, which deviates from the prior art, is based on the knowledge that there are many applications in which a local modulation of the surface luminance which is matched to the application can be advantageous by a corresponding inhomogeneous distribution of the electrodes in the surface of the flat radiator. Such advantages may lie in the area of better readability of a display or a lettering or signal, in the area of energy saving by better aligning the surface luminance to the local lighting requirements, in decorative effects to be achieved by the invention and the like. Some examples are listed in this application, and one is shown more specifically as an exemplary embodiment; however, the invention relates generally to lamps and to lights with lamps according to the invention. In connection with the invention, a further measure can be very advantageous, which leads to a preferred embodiment of a flat radiator according to the invention. In this variant, the electrodes distributed inhomogeneously according to the invention are operated in two or more groups, which can be switched or operated independently of one another. For this purpose, the electrodes of each group are connected to their own group-specific cathode or anode connection. This is only possible through the use of dielectrically disabled discharges, which - due to their so-called positive current-voltage characteristics - enable the problem-free parallel connection of several partial discharges or electrode tracks to electrode groups.
Gerade in Zusammenhang mit der örtlich inhomogenen Aufteilung der Elektroden auf die Flachstrahlerfläche kann es dabei besonders sinnvoll sein, die getrennt betreibbaren Gruppen jeweils bestimmten Flächenbereichen des Flachstrahlers entsprechen zu lassen, insbesondere Flächenbereichen erhöhter Leuchtdichte, die dann separat voneinander ein- und ausgeschaltet werden können. Man kann die getrennt betreibbaren Gruppen aber auch zur Leistungsabstufung der Lampe verwenden oder zur Erzeugung verschiedener Flächenmuster, um besondere optische Effekte zu erzielen.Especially in connection with the spatially inhomogeneous distribution of the electrodes on the flat radiator surface, it can be particularly useful to let the separately operable groups correspond to specific surface areas of the flat radiator, in particular surface regions of increased luminance, which can then be switched on and off separately from one another. The separately operable groups can also be used to power the lamp or to create different surface patterns in order to achieve special optical effects.
Ein wesentliches Anwendungsbeispiel für diese Erfindung liegt bei optischen Anzeigen. Dabei kann es sich um Analoginstrumente handeln, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, um Digitalanzeigen, um Felder mit einzelnen, durch ihr Leuchten bestimmte symbolisierte Aussagen zur Geltung bringenden Anzeigefeldern, wie bei konventionellen Kontrollampen usw. In jedem Fall ist eine bestimmte zu beleuchtende Flächenform der Anzeigeeinrichtung vorgegeben, auf die erfindungsgemäß die Elektrodengeometrie abgestimmt ist. Damit wird im Bereich der zu beleuchtenden Flächenformen eine höhere, die höchste oder überhaupt eine Flächenleuchtdichte erzeugt. Damit können die gesamte erzeugte Lichtmenge und damit der Energieverbrauch anwendungsspezifisch optimiert werden, ohne daß für den Flachstrahler insgesamt, also seine Gehäusegeometrie bzw. das Entladungsvolumen anwendungsspezifische Formen oder komplizierte Formen notwendig werden.An essential application example for this invention lies in optical displays. These can be analog instruments, as shown in the exemplary embodiment, digital displays, fields with individual symbolized statements which are illuminated by their lighting, such as conventional control lamps, etc. In any case, a specific surface shape of the display device to be illuminated is specified to which the electrode geometry is matched according to the invention. This creates a higher, the highest or even a surface luminance in the area of the surface shapes to be illuminated. So that can the total amount of light generated and thus the energy consumption are optimized in an application-specific manner, without application-specific shapes or complicated shapes being necessary for the flat radiator as a whole, that is to say its housing geometry or the discharge volume.
Mit der Abstimmung der Elektrodengeometrie und damit der Flächenleuchtdichte auf das spezifische Design der zu beleuchtenden oder hinterleuchtenden Anzeigeeinrichtung gewinnt man unabhängig von Energieeinsparungsaspekten auch einen weiteren Freiheitsgrad im Hinblick auf die Ergonomie, d. h. auf die deutlichere Strukturierung oder bessere Erkennbarkeit der Anzeigeeinrichtung und ihrer verschiedenen Darstellungen und Funktionen. Dieser Aspekt ist auch in Kombination mit der getrennten Schaltbar- keit verschiedener Gruppen zu sehen, und zwar in dem Sinn, daß aus Gründen der Energieeinsparung oder der Ergonomie unterschiedliche Bereiche der Anzeigeeinrichtung unterschiedlich hell betrieben und damit bestimmte Bereiche und Aussagen der Anzeige hervorgehoben werden können. Es können auch bestimmte, momentan nebensächliche Bereiche der Anzeigeeinrichtung durch Dunkelschaltung ausgeblendet werden usw. Diese vorstehenden Gesichtspunkte sind hier für die Anzeigeeinrichtungen als besonderen Anwendungsfall dargestellt worden, weil sie dort als besonders interes- sant erscheinen. Sie können jedoch auch in ganz anderen Anwendungsbereichen der Erfindung eine Rolle spielen und sind auch als dafür offenbart anzusehen.With the coordination of the electrode geometry and thus the surface luminance to the specific design of the display device to be illuminated or backlit, one gains a further degree of freedom with regard to ergonomics, irrespective of energy saving aspects. H. on the clearer structuring or better visibility of the display device and its various representations and functions. This aspect can also be seen in combination with the separate switchability of different groups, specifically in the sense that, for reasons of energy saving or ergonomics, different areas of the display device are operated at different brightnesses and thus certain areas and statements of the display can be emphasized. It is also possible to hide certain areas of the display device which are currently irrelevant by darkening, etc. These above aspects have been shown here for the display devices as a special application because they appear to be particularly interesting there. However, they can also play a role in completely different areas of application of the invention and are also to be regarded as being disclosed for this purpose.
Das weiter unten näher erläuterte Ausführungsbeispiel dieser Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinrichtung in einem Kfz-,, Armaturenbrett". Die- ser Sonderfall steht für einen bevorzugten Anwendungsbereich der Erfindung, nämlich Anzeigeeinrichtungen in Straßen- oder Schienenfahrzeugen, Schiffen oder Flugzeugen bzw. motorisierten Verkehrsmitteln allgemein. Gerade in diesem Bereich sind die ergonomischen Anforderungen an Anzeigeeinrichtungen bzw. Armaturen besonders hoch.The exemplary embodiment of this invention explained in more detail below relates to a display device in a motor vehicle "dashboard". This special case stands for a preferred field of application of the invention, namely display devices in road or rail vehicles, ships or aircraft or motorized means of transport in general . The ergonomic requirements for display devices and fittings are particularly high in this area.
Ein Sonderfall für den Bereich Anzeigeeinrichtungen in geometrischer Hinsicht sind die Analoganzeigen bei denen, wie beim Ausführungsbeispiel ver- anschaulicht, vor allem folgende Formen zur Hinterleuchtung durch eine angepaßte Elektrodengeometrie auftreten: Kreise, Kreissegmente, Kreisringe und Kreisringsegmente. Solche Formen sind mit der konventionellen Technik praktisch nur durch Verwendung von Blenden oder Masken definiert zu hinterleuchten, so daß die Erfindung hier hinsichtlich der Einfachheit des technischen Aufbaus und des Energieverbrauchs wesentliche Vorteile bieten kann. Das gilt insbesondere für Kreisringe oder Kreisringsegmente und andere hohe oder um einen Innenbereich gekrümmte Formen.A special case for the area of display devices from a geometrical point of view are the analog displays, in which, as illustrated in the exemplary embodiment, the following forms of backlighting occur primarily due to an adapted electrode geometry: circles, circle segments, circular rings and circular ring segments. Such shapes can be backlit with the conventional technology practically only defined by the use of diaphragms or masks, so that the invention can offer significant advantages in terms of the simplicity of the technical structure and the energy consumption. This applies in particular to circular rings or circular ring segments and other tall shapes or shapes curved around an inner region.
Wie oben bereits erwähnt, ist die Erfindung nicht auf den Bereich von Signallampen oder Anzeigeeinrichtungen eingeschränkt zu verstehen. Um nur ein Beispiel für einen völlig außerhalb dieses Bereichs liegenden Anwendungsfall zu nennen, bei dem die Erfindung nicht nur technische und ergo- nomische Vorteile bietet, seien Innenraumleuchten genannt. Gerade durch die Möglichkeit mit im Vergleich zu Glühlampen sehr niedrigen Flächenleuchtdichten großflächige flache Leuchten für den Innenbereich zu kon- struieren, erscheint die Flachstrahlertechnik mit dielektrisch behinderter Entladung auch hier interessant. Dabei kann durch die erfindungsgemäße örtliche Modulation der Flächenleuchtdichte in vielfacher Hinsicht eine besondere dekorative oder ästhetische Wirkung erzielt werden. Man kann sich z. B. vorstellen, graphisch gestaltete Schirme mit entsprechend angepaßten Flachstrahlern zu hinterlegen, so daß bestimmte Elemente in dem Schirm durch ihre Helligkeit spezifisch herausgehoben werden, etwa bei figürlichen Darstellungen für das Kinderzimmer. Andererseits kann beispielsweise eine flach an der Raumwand montierte Flachstrahlerleuchte durch eine ästhetisch ansprechende Strukturierung der Leuchtdichteverteilung ein besonders ansprechendes Design erhalten. Dies gilt insbesondere im Kontrast zu der durch das einheitliche Entladungsvo- lumen erzielbaren völlig homogenen und geschlossenen äußeren Form einer solchen Leuchte. Natürlich bieten sich auch hier im Hinblick auf die Leistungssteuerung oder aus gestalterischen Gesichtspunkten verschiedene Möglichkeiten für die Verwendung der oben bereits geschilderten Gruppenaufteilung der Elektroden zum getrennt schaltbaren Betrieb.As already mentioned above, the invention is not to be understood as being restricted to the area of signal lamps or display devices. To name just one example of a completely outside of this area of application, in which the invention offers not only technical and ergonomic advantages, interior lights are mentioned. The flat radiator technology with dielectrically impeded discharge also appears to be interesting here, particularly because of the possibility of constructing large-area flat lamps for indoor use with very low surface luminance values compared to incandescent lamps. A particular decorative or aesthetic effect can be achieved in many respects by the local modulation of the surface luminance according to the invention. You can z. B. imagine to store graphically designed screens with appropriately adapted flat radiators, so that certain elements in the screen are specifically highlighted by their brightness, for example in figurative representations for the children's room. On the other hand, for example, a flat spotlight mounted flat on the wall of the room can be given a particularly appealing design through an aesthetically appealing structuring of the luminance distribution. This is particularly true in contrast to the completely homogeneous and closed outer shape of such a luminaire that can be achieved through the uniform discharge volume. Of course, here too, with regard to the power control or from a design point of view, there are various options for using the group division of the electrodes already described above for separately switchable operation.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Die Erfindung wird nun veranschaulicht anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels, das in der Figur schematisch dargestellt ist. Die Figur zeigt eine Draufsicht auf einen Flachstrahler für ein Kfz-,, Armaturenbrett" zur Hinterleuchtung eines Kombinationsinstruments für die Anzeige der Geschwindigkeit, der Motordrehzahl, der Kühlwassertemperatur und des Tan- kinhalts.The invention will now be illustrated with the aid of a concrete exemplary embodiment, which is shown schematically in the figure. The figure shows a plan view of a flat radiator for a motor vehicle "dashboard" for backlighting a combination instrument for displaying the speed, the engine speed, the cooling water temperature and the tank content.
Dargestellt ist zunächst der Außenrand eines mit 1 bezeichneten Entladungsvolumens, das von zwei flach in der Zeichenebene liegenden Glasplatten und einer entlang dem eingezeichneten Rand verlaufenden Dichtung eingeschlossen ist. Im unteren Bereich der Figur ragen die Glasplatten mit einem mit 3 bezeichneten Ansatz über das Entladungsvolumen 1 hinaus. Am rechten Rand ist der für die Evakuierung und Füllung verwendete Pumpstutzen (in geschlossenem Zustand) eingezeichnet. Summarisch mit 2 bezeichnet sind die auf eine der Platten aufgedruckten Elektroden, wobei Kathoden und Anoden jeweils abwechselnd verlaufen, in der Figur jedoch nicht näher differenziert sind. Mit dem größten Teil ihrer Länge liegen die Elektroden 2 in dem Entladungsvolumen 1 und sind an ihrem außerhalb des Entladungsvolumens 1 befindlichen Teil im Bereich des Ansatzes 3 an die Versorgungsschaltung und Kfz-Elektrik angeschlossen.First shown is the outer edge of a discharge volume labeled 1, which is enclosed by two glass plates lying flat in the plane of the drawing and a seal running along the drawn-in edge. In the lower area of the figure, the glass plates protrude beyond the discharge volume 1 with an attachment labeled 3. The pump nozzle used for evacuation and filling (in the closed state) is shown on the right-hand edge. Summarized with 2 are the electrodes printed on one of the plates, the cathodes and anodes running alternately, but not differentiated in the figure. With most of their length, the electrodes 2 lie in the discharge volume 1 and are at their outside of the Discharge volume 1 part located in the area of approach 3 connected to the supply circuit and automotive electrics.
Die Elektroden 2 liegen in drei räumlich getrennten Gruppen 2a, 2b und 2c vor, die jeweils bestimmten Anzeigeeinheiten bzw. -inhalten entsprechen. Konkret entspricht die linke Gruppe 2a einem Analoginstrument zur Geschwindigkeitsanzeige und führt, von ihrem zu dem Ansatz 3 führenden geraden Abschnitt abgesehen, das Kreisringsegment dieses Analoginstruments nach. Entsprechendes gilt für die einem Motordrehzahlmesser entsprechende Gruppe 2b. Im Fall der Gruppe 2c sind zwei Instrumente zu- sammengeschlossen, und zwar eine Tankinhaltsanzeige und ein Kühlwasserthermometer.The electrodes 2 are in three spatially separate groups 2a, 2b and 2c, each of which corresponds to specific display units or contents. Specifically, the left group 2a corresponds to an analog instrument for speed display and, apart from its straight section leading to the approach 3, guides the circular ring segment of this analog instrument. The same applies to group 2b corresponding to an engine tachometer. In the case of group 2c, two instruments are combined, namely a tank level indicator and a cooling water thermometer.
Sinn dieser Auftrennung ist im vorliegenden Fall, das je nach Betriebszustand des Kraftfahrzeugs nur die tatsächlich für den Fahrer notwendigen Informationen in das Armaturenbrett eingeblendet werden können. Das ist in jedem Fall die Geschwindigkeitsanzeige 2a. Bei Erreichen der Drehzahlgrenze des Motors oder auf Wunsch des Fahrers wird die Anzeige 2b hinzugefügt. Analog kann bei fast leerem Kraftstofftank oder bei noch niedriger oder überhöhter Kühlwassertemperatur des Motors sowie natürlich auf Wunsch des Fahrers die dritte Einheit 2c zur Hinterleuchtung der verblei- benden beiden Instrumente zugeschaltet werden. In genau analoger Weise werden auch einzelne Kontroll- und Warnfelder in der dargestellten Anzeigeeinrichtung bei Bedarf eingeschaltet. Die entsprechenden Elektrodenstrukturen bilden jeweils weitere Gruppen, sind jedoch der Übersichtlichkeit halber in der Figur nicht mehr dargestellt. Zu denken ist an die üblichen Warn- hinweise, etwa an „Handbremse angezogen", „Fernlicht eingeschaltet" usw.The purpose of this separation in the present case is that, depending on the operating state of the motor vehicle, only the information that is actually necessary for the driver can be shown in the dashboard. In any case, this is the speed display 2a. When the engine speed limit is reached or at the driver's request, display 2b is added. Analogously, the third unit 2c for backlighting the remaining two instruments can be switched on when the fuel tank is almost empty or the engine's cooling water temperature is still low or excessive, and of course at the driver's request. In exactly the same way, individual control and warning fields in the display device shown are switched on if necessary. The corresponding electrode structures each form further groups, but are no longer shown in the figure for the sake of clarity. The usual warnings, such as "handbrake applied", "high beam on", etc. should be considered.
Die Elektroden 2 sind nach dem Siebdruckverfahren auf eine der beiden Glasplatten aufgedruckt. Sie sind mit einer Glasbarriere als Dielektrikum beschichtet. Der Abstand zwischen den beiden Glasplatten beträgt etwa 7 mm, wobei sie als Dichtung über einen den Außenrand des Entladungsvolumens 1 bildenden Glasrahmen mit Glaslot verbunden sind. Das so dicht eingeschlossene Entladungsvolumen enthält als Entladungsfüllung eine Xe- Füllung bei etwa 100 mbar (= 10 kPa).The electrodes 2 are printed on one of the two glass plates by the screen printing method. They are coated with a glass barrier as a dielectric. The distance between the two glass plates is about 7 mm, wherein they are connected as a seal via a glass frame forming the outer edge of the discharge volume 1 with glass solder. The discharge volume so tightly enclosed contains a Xe filling at about 100 mbar (= 10 kPa) as the discharge filling.
Weitere Einzelheiten zu der Technik von Xe-Excimer-Entladungslampen und zu der hier gewählten gepulsten Betriebsweise sind folgenden Anmeldungen zu entnehmen, deren Offenbarungsgehalt hier in Bezug genommen ist: WO 94/23 442 bzw. DE-P 43 11 197.1 und WO 97/04625 bzw. DE 195 26 211.5. Weiterhin wird verwiesen auf die Anmeldung DE 196 36 965.7, die besonde- re Elektrodenstrukturen zur Festlegung der zwischen den Kathoden und Anoden brennenden Einzelentladungen in ihrer geometrischen Struktur zeigt. Dazu werden auch bei diesem Ausführungsbeispiel an den Kathoden kleine Vorsprünge angebracht. Weiterhin wird verwiesen auf eine Anmeldung der gleichen Anmelderin mit dem Titel: „Signallampe und Leuchtstoffe dazu", Aktenzeichen EP 97122800.2, die bevorzugte Leuchtstoffe für Signallampen insbesondere für Xe-Excimer-Entladungen zeigt. Auch die Offenbarung dieser beiden Anmeldungen ist hier inbegriffen.Further details on the technology of Xe-Excimer discharge lamps and on the pulsed operating mode selected here can be found in the following applications, the disclosure content of which is referred to here: WO 94/23 442 or DE-P 43 11 197.1 and WO 97/04625 or DE 195 26 211.5. Furthermore, reference is made to the application DE 196 36 965.7, which shows special geometric structures for fixing the individual discharges burning between the cathodes and anodes in their geometric structure. For this purpose, small protrusions are also attached to the cathodes in this exemplary embodiment. Reference is also made to an application by the same applicant with the title: “Signal lamp and phosphors therefor”, file number EP 97122800.2, which shows preferred phosphors for signal lamps, in particular for Xe-Excimer discharges. The disclosure of these two applications is also included here.
An dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird deutlich, daß sich die Erfindung im Gegensatz zum konventionellen Einsatz gebogener Leucht- stofflampen oder mehrerer Glühlampen durch einen technisch einfachen und rationell herstellbaren Aufbau und eine genau an das Design der Anzeigeeinrichtung angepaßte Verteilung der Flächenleuchtdichte auszeichnet. Damit werden die Energieausnutzung und die Ergonomie verbessert. Darüber hinaus sind Flachstrahler mit dielektrisch behinderter Entladung auch be- sonders vorteilhaft, weil sie eine hohe Schaltfestigkeit und Vibrationsunemp- findlichkeit aufweisen und in ihrer Lebensdauer im Grunde nur durch die Stabilität der verwendeten Leuchtstoffe („Maintenance") begrenzt sind. Diese Vorteile sind vor allem bei motorisierten Verkehrsmitteln wichtig, bei de- nen der Aufwand zur Reparatur oder zum Austausch hoch ist und ein Ausfall einer Anzeigeeinrichtung bzw. ihre Beleuchtung aus Sicherheitsgründen besonders ungünstig ist. Von Vorteil sein kann auch die Geometrie der Flachstrahler, die, wie in diesem Ausführungsbeispiel deutlich, in Form und Größe besonders gut an den Ort der Verwendung bzw. des Einbaus angepaßt werden können. Dabei erlaubt die vorliegende Erfindung dennoch die Verwendung einfacher Flachstrahler-Gehäuseformen, im vorliegenden Beispiel die Außenform des Entladungsvolumens 1 einschließlich des Ansatzes 3 anstelle der komplizierten Kreisringsegmente mit Anschlußstücken. Auch ist die Flachheit bei den begrenzten Raumverhältnissen in einem Armaturenbrett, Cockpit usw. von Vorteil. Gleiches gilt für das geringe Gewicht.From the above exemplary embodiment it is clear that, in contrast to the conventional use of curved fluorescent lamps or a plurality of incandescent lamps, the invention is distinguished by a technically simple and rationally producible structure and a distribution of the surface luminance which is precisely adapted to the design of the display device. This improves energy efficiency and ergonomics. In addition, flat radiators with dielectrically impeded discharge are also particularly advantageous because they have a high switching stability and are not sensitive to vibrations and their service life is basically limited only by the stability of the phosphors used (“maintenance”). These advantages are above all important for motorized means of transport, nen the effort for repair or replacement is high and a failure of a display device or its lighting is particularly unfavorable for safety reasons. The geometry of the flat radiators can also be advantageous, as, as is clear in this exemplary embodiment, the shape and size can be adapted particularly well to the place of use or installation. The present invention nevertheless allows the use of simple flat radiator housing shapes, in the present example the outer shape of the discharge volume 1 including the extension 3 instead of the complicated circular ring segments with connecting pieces. The flatness is also advantageous in the limited space in a dashboard, cockpit, etc. The same applies to the low weight.
Die in dieser Anmeldung und insbesondere beim Ausführungsbeispiel offenbarten Merkmale der Erfindung können auch einzeln oder in anderen als den dargestellten Kombinationen erfindungswesentlich sein. The features of the invention disclosed in this application and in particular in the exemplary embodiment can also be essential to the invention individually or in combinations other than those shown.

Claims

Patentansprüche claims
1. Flachstrahler mit dielektrisch behinderter Entladung mit einer flächig inhomogenen Elektrodengeometrie (2a, 2b, 2c) zur örtlichen Modulation der Flächenleuchtdichte.1. Flat radiator with dielectric barrier discharge with a flat inhomogeneous electrode geometry (2a, 2b, 2c) for local modulation of the surface luminance.
2. Flachstrahler nach Anspruch 1, bei dem die Elektroden (2) in getrennt betreibbaren Gruppen zum unabhängig schaltbaren Betrieb aufgeteilt sind.2. Flat radiator according to claim 1, wherein the electrodes (2) are divided into separately operable groups for independently switchable operation.
3. Flachstrahler nach Anspruch 2, bei dem die Gruppen (2a, 2b, 2c) flächig aufgeteilt sind und verschiedenen, unabhängig zu betreibenden Leuchtflächen entsprechen.3. Flat radiator according to claim 2, in which the groups (2a, 2b, 2c) are divided over a large area and correspond to different light surfaces to be operated independently.
4. Flachstrahler nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer optischen Anzeigeeinrichtung oder Signaleinrichtung und einer auf eine zu beleuchtende Flächenform der Anzeigeeinrichtung oder Signaleinrichtung abgestimmten Elektrodengeometrie (2a, 2b, 2c).4. Flat radiator according to one of the preceding claims with an optical display device or signal device and an electrode geometry (2a, 2b, 2c) matched to a surface shape of the display device or signal device to be illuminated.
5. Flachstrahler nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Elek- trodengeometrie (2a, 2b, 2c) zur Hinterleuchtung von kreis-, kreisseg- ment-, kreisring- oder kreisringsegmentförmigen Analoganzeigen.5. Flat radiator according to one of the preceding claims with an electrode geometry (2a, 2b, 2c) for backlighting circular, circular segment, circular or segmental analog displays.
6. Anzeigeeinrichtung oder Signallampe mit einem Flachstrahler nach einem der vorstehenden Ansprüche als Anzeigeeinrichtung in einem Fahrzeug, Schiff oder Flugzeug.6. Display device or signal lamp with a flat radiator according to one of the preceding claims as a display device in a vehicle, ship or aircraft.
7. Innenraumleuchte mit einem Flachstrahler nach einem der Ansprüche7. Interior light with a flat spotlight according to one of the claims
1-5. 1-5.
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