EP0990259B1 - Leuchtstofflampe mit abstandshaltern und lokal verdünnter leuchtstoffschichtdicke - Google Patents

Leuchtstofflampe mit abstandshaltern und lokal verdünnter leuchtstoffschichtdicke Download PDF

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EP0990259B1
EP0990259B1 EP99945732A EP99945732A EP0990259B1 EP 0990259 B1 EP0990259 B1 EP 0990259B1 EP 99945732 A EP99945732 A EP 99945732A EP 99945732 A EP99945732 A EP 99945732A EP 0990259 B1 EP0990259 B1 EP 0990259B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
spacer
fluorescent lamp
lamp according
wall
fluorescent
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99945732A
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English (en)
French (fr)
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EP0990259A1 (de
Inventor
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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    • 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
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a fluorescent lamp for dielectric disabled discharges.
  • a fluorescent lamp has one a discharge vessel filled with gas, in which at least one Wall to emit light contains a transparent surface. Also has the fluorescent lamp naturally over a fluorescent layer, with this Invention is considered the case that at least part of the phosphor layer lies on the said transparent surface.
  • the electrodes and the The dielectric layer thereon will not be dealt with further here.
  • Spacers can be used with such fluorescent lamps, connect the parts of the discharge vessel and at a distance from each other hold.
  • These spacers can themselves be part of the discharge vessel be, e.g. B. two plates of a flat radiator discharge vessel connecting as a frame.
  • it is particularly in the case of extensive areas Discharge vessels and well below atmospheric pressure Pressure of the gas filling necessary, also within the discharge vessel Spacers to be provided, which implosion of the discharge vessel should prevent this, but not directly in the sense of a limitation belong. It can also be for reasons other than the risk of implosion be advantageous with spacers in a discharge vessel an additional To carry out stabilization.
  • This invention is based on the technical problem of a fluorescent lamp of the type described above so that they are good mechanical stability shows good light emission properties.
  • this problem is solved with a fluorescent lamp for Dielectric barrier discharges with a gas filled Discharge vessel, at least one spacer for support at least one wall of the discharge vessel, one for visible Radiation at least partially transparent surface with a phosphor layer the spacer supports this wall on this surface, characterized in that the phosphor layer in an environment of the spacer has a reduced thickness.
  • the invention provides in the area of the spacer on the partially transparent surface with the To provide a local layer thickness reduction in the phosphor layer.
  • the invention includes the case that the reduced thickness (According to claim 1) is zero, so the local change in layer thickness corresponds to a recess.
  • the solution according to the invention can also be used in the area the direct contact between spacers and more transparent Wall remain a somewhat darker stain, which, however, according to the invention in in a lightened environment is optically resolved. For one thing this is a question of the observer distance and the geometric extent the lighter area and the dark spot.
  • a already known compensatory measure such as optical diffusers, prismatic lenses and the like a local averaging, so to speak, where the dark spot and the lightened environment are mutually exclusive compensate.
  • An embodiment of this invention is that the environment mentioned the spacer has a relatively finely designed geometric structure has many surfaces, each with a different luminescent layer thickness. In doing so, a gradation can, so to speak, be made from a local Communication resulting effective luminescent layer thickness in discrete steps or as a continuous process by varying the different luminescent layer thicknesses or variation of the different areas.
  • a gradation can, so to speak, be made from a local Communication resulting effective luminescent layer thickness in discrete steps or as a continuous process by varying the different luminescent layer thicknesses or variation of the different areas.
  • Another idea of the invention is that the contact surface between the spacer and the wall considered here expanded as little as possible to design.
  • mechanical considerations namely the avoidance of a selective loading of the (in general made of glass) through the spacer.
  • this will Disadvantage in favor of minimizing that caused by the invention
  • Reduction of the layer thickness of the lightenable surface is accepted.
  • Prefers is to limit this contact surface two-dimensionally, d. H. to expand less in every possible direction in this plane.
  • a quantitative characterization of this limitation of the investment area sensibly refers to the one bridged by the spacer Distance of the discharge vessel, so z. B. on the plate spacing one Flat radiator fluorescent lamp.
  • the described small Extension of the contact surface less than 30%, preferably less than 20% or 10% of this distance.
  • Another important embodiment of the invention relates to stability the discharge vessel with the spacers in the case of thermal cycles, as practically unavoidable in lamp operation.
  • it has been found to be essential coefficient of thermal expansion of the various main components the discharge vessel and the spacers to match.
  • the thermal expansion coefficient of the spacers should in the range of ⁇ 30% of the coefficient of expansion of the The main components of the discharge vessel are.
  • the discharge vessel means those components whose thermal Expansion due to their geometric dimensions and their Function in the discharge vessel for the thermal expansion of the overall discharge vessel is essential. In the case of a flat radiator, these are e.g. B. the two plates and the frame connecting them. mismatches lead in this area, depending on the extent of the thermal loads in the Operation, internal tension and displacement of the vessel components and the spacer with each other and thus to instabilities and for loosening connections or breaking the lamp.
  • Soft glasses have proven to be cheap materials for the spacers. Such soft glasses can also be used in material-related form, e.g. B. as a flour or glass solder held together by a binding material. Finally, various ceramic materials come into question, in particular Al 2 O 3 ceramic. With regard to the question of the choice of material and the coefficient of expansion, reference is made to the exemplary embodiment.
  • Another way to reduce optical interference from an image of the spacer consists in a casing of the same through a fluorescent layer. This will cause the spacer to appear on the other side of the transparent wall is not more or less pronounced as shadowing, apart from the immediate area of the System between spacer and wall. Too little ultraviolet gets there Light to stimulate the phosphor to a significant extent.
  • Another way to brighten the area around the spacer consists according to the invention in a reflective coating the transparent wall facing area of the spacer. Thereby the coupling of the inside of the discharge vessel becomes diffuse distributed light in the area of the phosphor layer thinned according to the invention reinforced on the wall.
  • a layer of frosted glass has been found to be special in the work on this invention favorable compromise between a strongly diffuse scattering effect on the one hand and the highest possible transmission capacity in favor a high efficiency of the overall arrangement on the other hand exposed. For technical reasons, it can be useful to immediately the discharge volume-limiting layer from another technical considerations while building out certain glass the frosted glass layer is designed as an overlay.
  • the transparent wall basically (in one layer) to build from a frosted glass.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a flat radiator fluorescent lamp according to the invention.
  • the fluorescent lamp is for dielectric disabled Discharges designed and largely built up in a known manner, whereby reference is made to the already cited prior art.
  • the electrode arrangements and the for the dielectric barrier discharge characteristic dielectric Layers not treated any further.
  • Figure 1 shows a detail view in which only the area of a spacer 6 with part of a base plate 1 and a summary with 2 designated cover plate around the spacer 6 is shown.
  • the spacer 6 consists of a precision glass ball with a Diameter of 5 mm.
  • a flat lamp fluorescent lamp with dimensions of approximately 315 mm x 239 mm x 10 mm with a thickness of the base plate 1 and the cover plate 2 of 2.5 mm each an arrangement of 48 such spacers 6 is used.
  • the base plate 1 is produced with a reflection layer 7 for reflecting the visible light to the transparent ceiling plate 2.
  • On the discharge volume side of the reflection layer 7 and the A phosphor layer 3 is provided in each case for the ceiling plate 2.
  • the spacer 6 is attached to the base plate 1 with a glass solder 5, which as viscous mixture of a soft glass powder with a binder applied and dried and hardened by a thermal treatment becomes.
  • the spacer 6 is due to its spherical shape almost punctiform, with the remaining unavoidable contact surface from an elastic deformation and unevenness of those involved Surfaces results.
  • Around this contact surface between the spacers 6 and the ceiling panel 2 is the phosphor layer 3 on the ceiling panel obliterated; d. H. the contact surface lies in the middle of a recess 8 the phosphor layer.
  • the glass ball forming the spacer 6 has another one Fluorescent layer 3 'coated. Due to its finite thickness this increases Fluorescent layer 3 'the contact surface between the spacer 6 and the ceiling panel 2 slightly, as already stated, the phosphor layer 3 'hardly contributes to shading.
  • the ultraviolet generated in a dielectric barrier gas discharge Light is converted into visible light in the phosphor layers 3 and 3 ', with a largely diffuse distribution of visible light results in the discharge volume. This is due to the reflection on the reflective layer 7 supports to the losses in the area of the base plate 1 too minimize. Accordingly, in the phosphor layer free area 8 couple visible light around the spacer 6, the Contribution in particular of the half of the ceiling plate 2 facing Phosphor layer 3 'on the spacer 6 is particularly important.
  • Figure 1 also shows that the ceiling panel 2 is composed of two sub-layers, namely a lower glass layer 2a, which like the base plate 1 for reasons of material technology for a more detailed below B270 glass, and an overlying frosted glass overlay 2b for the diffuse scattering of the emerging visible light.
  • This material-technical reasons relate on the one hand to the processing properties, namely a conveniently located softening temperature of 708 ° C, further good chemical resistance to the plasmas occurring as well against alkali migration within the glass, which was discussed in more detail below thermal expansion coefficients and finally favorable Transmission properties.
  • So-called DBEF films from the manufacturer 3M are used, which are essentially partially reflective Are polarizers. Matched to the polarization properties A liquid crystal display can thus reduce the yield in use for liquid crystal screen backlighting can be further increased.
  • the combination of the frosted glass overlay 2b carries along the prism sheet 4 for a largely smoothing of the inhomogeneities the luminance distribution, that of the direct contact of the spacer 6 on the ceiling plate 2 caused small dark spots the lighter environment in the area of the fluorescent recess 8 is compensated becomes.
  • the lighter environment in area 8 compensates for this Absence of the light contribution from the area of the base plate 1 under the spacer 6, in particular from the area of the glass solder 5.
  • the glass ball forming the spacer 6 could in its in the figure top half instead of the phosphor layer 3 'or below provided a reflection layer corresponding to the reflection layer 7 his.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional illustration largely comparable to FIG. 1, however, one edge of the flat panel fluorescent lamp is shown.
  • This glass frame is on its top and on its underside via glass solder layers 5 with the base plate 1 and Ceiling plate 2 connected. For reasons of stability, it is still here no minimization of a contact surface on the ceiling plate 2 is provided. Rather, the glass frame 6 'has the cross-sectional shape of an upright Rectangle with flat contact up and down.
  • the spacer is to the side of the discharge volume, to the right in the figure or the glass frame 6 'is provided with a phosphor layer 3', which has the analog function to the corresponding phosphor layer the glass ball in the previous figure.
  • a dilution 8 in the phosphor layer 3 of the ceiling panel 2 is formed.
  • the layer thickness of the phosphor layer 3 decreases with decreasing lateral distance from the spacer 6 'to approximately zero at the Place of contact with the phosphor layer 3 '.
  • the structure of the layers corresponds completely to the structure from Figure 1 and is not described here. It's just about to a cross section through another point of the same thing Layer structure.
  • a typical width for area 8 the reduction in layer thickness is up to 1 cm and corresponds to the darkened Area without reduction in layer thickness.
  • the effective glowing Area can be increased by the smoothing effect of the frosted glass overlay 2b or an external optical diffuser and the Prism film 4 for "smearing" the increased brightness in area 8 beyond the already darkened area of the glass frame 6 ' provides.
  • the glass frame 6 ' is in the form shown as a rectangle in one Ground plan of rectangular flat radiator geometry. So that results there is an expansion of the illuminated area on all sides of the flat spotlight and thus overall an enlarged "visible diagonal" of the luminous area.
  • soft glasses In general, a distinction is made between soft glasses and hard glasses, the distinguishing criterion being the level of the softening temperature (with 10 7.6 dPas). In this invention, predominantly intermediate glasses but also soft glasses are used, specifically in a range of the thermal expansion coefficient of 9 x 10 -6 K -1 ⁇ 30% (preferably 20%, 10%). Hard glasses usually fall in the range of 4 x 10 -6 K -1 and soft glasses in the range of 9 x 10 -6 K -1 .
  • Glass B270 from the manufacturer DESAG (Deutsche Spezialglas AG in Grünenplan) with a coefficient of expansion of 9.5 x 10 -6 K -1 and a softening temperature of 708 ° C is particularly preferred here. Most soft glasses also lie in this range of the thermal expansion coefficient, which is why soft glass or materials based on soft glass are preferred for the spacers.
  • a so-called AR glass (No. 8350) from the manufacturer mentioned with a coefficient of thermal expansion of 9.1 x 10 -6 K -1 is also suitable. (The technical reasons already mentioned for B270 also largely apply to the AR glass).
  • Al 2 O 3 ceramic can also be used with an expansion coefficient of 8.5 - 8.8 x 10 -6 K -1 .
  • Quartz glass is disadvantageous because it is used more frequently in this technical area due to the good UV transparency. Firstly, its average linear expansion coefficient is about 4.5 - 5.9 x 10 -7 K -1 and is thus only about 5-6% of the coefficient of the material used for the discharge vessel. In addition, quartz glass has the disadvantageous property of poor adhesion of most of the phosphors in question. It is also expensive and is therefore only considered in exceptional cases for the manufacture of the discharge vessel itself and basically also of the spacers.

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtstofflampe für dielektrisch behinderte Entladungen. Eine solche Leuchtstofflampe weist ein mit einer Gasfüllung gefülltes Entladungsgefäß auf, bei dem zumindest eine Wand zum Lichtaustritt eine transparente Fläche enthält. Außerdem verfügt die Leuchtstofflampe natürlich über eine Leuchtstoffschicht, wobei bei dieser Erfindung der Fall betrachtet wird, daß zumindest ein Teil der Leuchtstoffschicht auf der genannten transparenten Fläche liegt. Die Elektroden und die Dielektrikumsschicht darauf werden hier nicht weiter behandelt.
Bei solchen Leuchtstofflampen können Abstandshalter verwendet werden, die Teile des Entladungsgefäßes verbinden und in einem Abstand voneinander halten. Diese Abstandshalter können dabei selbst Teil des Entladungsgefäßes sein, z. B. zwei Platten eines Flachstrahler-Entladungsgefäßes als Rahmen verbindend. Andererseits ist es insbesondere bei flächig ausgedehnten Entladungsgefäßen und deutlich unter Atmosphärendruck liegendem Druck der Gasfüllung notwendig, auch innerhalb des Entladungsgefäßes Abstandshalter vorzusehen, die eine Implosion des Entladungsgefäßes verhindern sollen, diesem jedoch nicht direkt im Sinne einer Begrenzung angehören. Es kann auch aus anderen Gründen als der Implosionsgefahr vorteilhaft sein mit Abstandshaltern in einem Entladungsgefäß eine zusätzliche Stabilisierung vorzunehmen.
Zum Stand der Technik wird verwiesen auf folgende Anmeldungen, die Leuchtstofflampen der beschriebenen Art für dielektrisch behinderte Entladungen darstellen:
  • DE 196 36 965.7 = WO 97 / 01989
  • DE 195 26 211.5 = WO 97 / 04625 sowie
  • DE-P 43 11197.1 = WO 94 / 23442.
    • Dieser Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Leuchtstofflampe der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß sie bei guter mechanischer Stabilität gute Lichtabstrahlungseigenschaften zeigt.
    Erfindungsgemäß wird dieses Problem gelöst mit einer Leuchtstofflampe für dielektrisch behinderte Entladungen mit einem mit einer Gasfüllung gefüllten Entladungsgefäß, mindestens einem Abstandshalter zum Abstützen mindestens einer Wand des Entladungsgefäßes, die eine für sichtbare Strahlung zumindest teilweise transparente Fläche mit einer Leuchtstoffschicht aufweist, wobei der Abstandshalter diese Wand an dieser Fläche abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht in einer Umgebung des Abstandshalters eine verminderte Dicke aufweist.
    Bei der Ausarbeitung der Erfindung hat sich herausgestellt, daß Abstandshalter im Bereich einer für die Lichtabstrahlung vorgesehenen Fläche des Entladungsgefäßes zu Unregelmäßigkeiten, insbesondere zu Abschattungen führen. Für viele Anwendungen ist es jedoch sehr nachteilig, wenn die Leuchtdichte der Lichtaustrittsfläche der Leuchtstofflampe zu stark variiert. Vielmehr ist eine möglichst weitgehende Gleichmäßigkeit der Lichterzeugung anzustreben. Dies betrifft vor allem Flachstrahler für die Hinterleuchtung von Anzeigeeinrichtungen, insbesondere für die Hinterleuchtung von Flüssigkristall-Bildschirmen. Um das Erscheinungsbild und die Lesbarkeit der Anzeigeeinrichtung bzw. des Bildschirms nicht zu stören, sollten dabei vorzugsweise Leuchtdichteschwankungen von 15 % nicht überschritten werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf das Gebiet der Flachstrahler oder der Hinterleuchtungen für Anzeigeeinrichtungen eingeschränkt.
    Bei der Erfindung hat sich nun herausgestellt, daß eine lokale Verringerung der Schichtdicke der Leuchtstoffschicht nicht, wie man zunächst erwarten könnte, zu einer Abdunklung wegen der geringeren vorhandenen Menge sichtbares Licht erzeugenden Leuchtstoffs führt. Im Gegenteil erscheinen die Stellen mit verdünnter Leuchstoffschicht vergleichsweise heller als die Umgebung, selbst wenn die Schichtdicke auf Null reduziert wird, also eine lokale Aussparung gebildet wird. Dies läßt sich im Nachhinein verstehen durch den diffusen Charakter der Lichterzeugung innerhalb der Leuchtstofflampe, wobei die aus benachbarten Bereichen eingefangene sichtbare Strahlung im Bereich der verdünnten Leuchtstoffschichtdicke auf eine geringere Absorption/Reflexion stößt. Dementsprechend sieht die Erfindung vor, in der Umgebung des Abstandshalters auf der teilweise transparenten Fläche mit der Leuchtstoffschicht eine lokale Schichtdickenverringerung vorzusehen. Dabei ist in der Erfindung der Fall eingeschlossen, daß die verminderte Dicke (gemäß Anspruch 1) Null beträgt, die lokale Schichtdickenveränderung also einer Aussparung entspricht.
    Dadurch kann einerseits bei geeigneter geometrischer Abstimmung eine Abschattung durch den darunterliegenden Abstandshalter kompensiert werden. Andererseits kann auch bei der erfindungsgemäßen Lösung im Bereich der unmittelbaren Berührung zwischen Abstandshaltern und transparenter Wand ein etwas dunklerer Fleck verbleiben, der erfindungsgemäß jedoch in einer aufgehellten Umgebung optisch quasi aufgelöst wird. Zum einen ist dies eine Frage des Beobachterabstands und der geometrischen Ausdehnung der helleren Fläche und des dunklen Flecks. Andererseits kann durch eine bereits bekannte Ausgleichsmaßnahme wie optische Diffusoren, Prismenscheiben und dergleichen sozusagen eine lokale Mittelung bewirkt werden, bei der sich der dunkle Fleck und die aufgehellte Umgebung gegenseitig kompensieren.
    Eine Ausgestaltung dieser Erfindung besteht darin, daß die genannte Umgebung des Abstandshalters eine relativ fein gestaltete geometrische Struktur aus vielen Flächen mit jeweils unterschiedlicher Leuchtschichtdicke aufweist. Dabei kann eine Abstufung einer sich gewissermaßen aus einer lokalen Mitteilung ergebenden effektiven Leuchtschichtdicke in diskreten Stufen oder als kontinuierlicher Verlauf durch Variation der verschiedenen Leuchtschichtdicken oder Variation der verschiedenen Flächenanteile erfolgen. Zu dieser Ausgestaltung wird verwiesen auf die Parallelanmeldung "Leuchtstofflampe mit auf die geometrische Entladungsverteilung abgestimmter Leuchtstoffschichtdicke" derselben Anmelderin, die am gleichen Tag eingereicht wurde.
    Ein weiterer Gedanke der Erfindung geht dahin, die Anlagefläche zwischen dem Abstandshalter und der hier betrachteten Wand möglichst gering ausgedehnt zu gestalten. Zwar stehen dem mechanische Erwägungen entgegen, nämlich die Vermeidung einer punktuellen Belastung der (im allgemeinen aus Glas gefertigten) Wand durch den Abstandshalter. Jedoch wird dieser Nachteil zugunsten einer Minimierung der durch die erfindungsgemäße Schichtdickenverringerung aufhellbaren Fläche in Kauf genommen. Bevorzugt ist es dabei, diese Anlagefläche zweidimensional einzuschränken, d. h. in jeder in dieser Ebene denkbaren Richtung geringer auszudehnen. Andererseits gibt es Fälle, vor allem im Fall linienhaft verlaufender Abstandshalter beispielsweise als Rahmen eines Entladungsgefäßes, bei denen eine Einschränkung der Anlagefläche in nur einer Richtung (senkrecht zu der Abstandshalterlinie) vorteilhaft ist.
    Eine quantitative Charakterisierung dieser Einschränkung der Anlagefläche bezieht sich sinnvollerweise auf den durch den Abstandshalter überbrückten Abstand des Entladungsgefäßes, also z. B. auf den Plattenabstand einer Flachstrahler-Leuchtstofflampe. Hierbei sollte die beschriebene geringe Ausdehnung der Anlagefläche weniger als 30 %, vorzugsweise weniger als 20 % bzw. 10 % dieses Abstandes betragen.
    Eine weitere wesentliche Ausgestaltung der Erfindung betrifft die Stabilität des Entladungsgefäßes mit den Abstandshaltern im Fall thermischer Zyklen, wie sie im Lampenbetrieb praktisch unvermeidlich auftreten. Bei der Ausarbeitung der Erfindung hat es sich dabei als wesentlich herausgestellt, den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Hauptbestandteile des Entladungsgefäßes und der Abstandshalter aufeinander abzustimmen. Insbesondere sollte der thermische Ausdehnungskoeffizient der Abstandshalter im Bereich von ± 30 % des Ausdehnungskoeffizienten der Hauptbestandteile des Entladungsgefäßes liegen. Mit Hauptbestandteilen des Entladungsgefäßes sind diejenigen Bestandteile gemeint, deren thermische Ausdehnung aufgrund ihrer geometrischen Abmessungen und ihrer Funktion im Entladungsgefäß für die thermische Ausdehnung des Gesamtentladungsgefäßes wesentlich ist. Im Fall eines Flachstrahler sind dies z. B. die beiden Platten sowie der beide verbindende Rahmen. Fehlanpassungen in diesem Bereich führen, je nach Ausmaß der thermischen Belastungen im Betrieb, zu inneren Verspannungen und Verschiebungen der Gefäßbestandteile und der Abstandshalter untereinander und damit zu instabilitäten und zum Lösen von Verbindungen bis hin zum Bruch der Lampe.
    Als günstige Materialien für die Abstandshalter haben sich Weichgläser herausgestellt. Solche Weichgläser lassen sich auch in materialtechnisch weiterverarbeiteter Form einsetzen, z. B. als von einem Bindematerial zusammengehaltenes Mehl bzw. Glaslot. Schließlich kommen verschiedene Keramikmaterialien in Frage, insbesondere Al2O3-Keramik. Zur Frage der Materialwahl und der Ausdehnungskoeffizienten wird auf das Ausführungsbeispiel verwiesen.
    Hinsichtlich der bereits erwähnten Minimierung der Anlagefläche des Abstandshalters an der transparenten Fläche der Wand hat es sich herausgestellt, daß eine feste Verbindung zwischen Abstandhalter und Wand nicht unbedingt von Vorteil ist. Vielmehr kann es von Vorteil sein, den Abstandshalter nur zur anderen Seite hin, also an der gegenüberliegenden Wand, zu befestigen, womit er bei der Gesamtmontage festgelegt ist. Durch geeignete geometrische Auslegung liegt dann die Wand mit der transparenten Fläche auf dem Abstandhalter lediglich auf, wobei keine weiteren Verbindungsmaterialien wie Glaslote, Klebstoffe oder ähnliches vorgesehen sind. Dadurch kann die Anlagefläche auf ein Minimum eingeschränkt werden.
    Ferner bietet sich hierdurch auch ein Vorteil im Hinblick auf etwaige thermische Ausdehnungsunterschiede zwischen den beiden von dem Abstandshalter verbundenen Wänden. Bei dadurch entstehenden Querverschiebungen kann die lediglich anliegende Wand gegen den Abstandhalter verrutschen, bevor zu hohe Spannungen auftreten.
    Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung der optischen Störungen durch ein Abbild des Abstandshalters besteht in einer Ummantelung desselben durch eine Leuchtstoffschicht. Dadurch erscheint der Abstandshalter auf der anderen Seite der transparenten Wand nicht mehr oder weniger ausgeprägt als Abschattung, und zwar abgesehen von dem unmittelbaren Bereich der Anlage zwischen Abstandhalter und Wand. Dorthin gelangt zu wenig ultraviolettes Licht, um den Leuchtstoff in nennenswertem Umfang anzuregen.
    Da die Leuchtstoffummantelung des Abstandhalters die Anlagefläche an der Wand vergrößert, sollte klargestellt werden, daß durch das Leuchten dieser Leuchtstoffschicht der Bereich einer Anlage der Leuchtstoffschicht an der Wand soweit nicht in mit dem unbeschichteten Abstandhalter vergleichbarem Umfang als Schatten erscheint, wie ausreichend ultraviolettes Licht zur Anregung zur Verfügung steht. Dementsprechend ist die im Sinn der vorstehenden Ausführungen zur Minimierung der Anlagefläche zu wertende effektive Anlagefläche diejenige des Abstandshalters ohne die Leuchtstoffschicht (bzw. lediglich mit nicht ausreichend angeregten Bereichen der Leuchtstoffschicht).
    Eine weitere Möglichkeit zur Aufhellung der Umgebung des Abstandshalters besteht erfindungsgemäß in einer reflektierenden Beschichtung eines der transparenten Wand zugewandten Bereichs des Abstandshalters. Dadurch wird die Einkopplung des innerhalb des Entladungsgefäßes diffus verteilten Lichtes in den erfindungsgemäß verdünnten Bereich der Leuchtstoffschicht an der Wand verstärkt.
    Wie eingangs bereits erwähnt, kann die durch die verschiedenen dargestellten Maßnahmen bewirkte Aufhellung einer Umgebung des Abstandhalters mit diffus streuenden Medien verteilt werden, so daß sich der zumindest im Bereich der direkten Anlage zwischen Abstandhalter und Wand unvermeidbare dunkle Fleck nach Durchgang durch das diffus streuende Medium in der hellen Umgebung aufgelöst bzw. sich gegen sie wegemittelt hat.
    Bei den Arbeiten zu dieser Erfindung hat sich eine Milchglasschicht als besonders günstiger Kompromiß zwischen einer stark diffus streuenden Wirkung einerseits und einem möglichst hohen Transmissionsvermögen zugunsten eines hohen Wirkungsgrades der Gesamtanordnung andererseits herausgestellt. Aus technischen Gründen kann es sinnvoll sein, die unmittelbar das Entladungsvolumen begrenzende Schicht aus einem aus anderweitigen technischen Erwägungen heraus bestimmten Glas aufzubauen, während die Milchglasschicht als Überfangschicht darüber ausgeführt ist.
    Im Sinne einer Vereinfachung der Gesamtkonstruktion ist es bei für eine entsprechende Anfertigung spezieller Milchgläser sinnvollen Stückzahlen jedoch auch möglich, die transparente Wand grundsätzlich (in einer Schicht) aus einem Milchglas aufzubauen.
    Bei der eingangs bereits erwähnten Möglichkeit eines Rahmens eines Flachstrahler-Entladungsgefäßes als Abstandshalter im Sinn der Erfindung ergibt sich der Vorteil einer Vergrößerung der effektiven leuchtenden Fläche. Dies wird im Ausführungsbeispiel erläutert.
    Im Folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel für die Erfindung näher beschrieben, das in den beiliegenden Figuren dargestellt ist. Im einzelnen zeigt:
  • Figur 1 eine schematisierte Ausschnittsdarstellung, die einen Abstandshalter in einer erfindungsgemäßen Flachstrahler-Leuchtstofflampe im Querschnitt darstellt, wobei der Abstandshalter ringsum von einer Aussparung in einer Leuchtstoffschicht umgeben ist; und
  • Figur 2 eine schematisierte Ausschnittsansicht, die einen weiteren Abstandshalter in der erfindungsgemäßen Flachstrahler-Leuchtstofflampe im Querschnitt darstellt, wobei der Abstandshalter einem Flachstrahlerrahmen entspricht und zu einer Seite hin von einer Aussparung in der Leuchtstoffschicht umgeben ist.
    • Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Flachstrahler-Leuchtstofflampe. Die Leuchtstofflampe ist für dielektrisch behinderte Entladungen ausgelegt und dabei weitgehend in bekannter Weise aufgebaut, wobei auf den bereits zitierten Stand der Technik verwiesen wird. Insbesondere werden im Folgenden die Elektrodenanordnungen und die für die dielektrisch behinderte Entladung charakteristischen dielektrischen Schichten nicht weiter behandelt.
    Figur 1 zeigt dabei eine Ausschnittsansicht, in der nur der Bereich eines Abstandhalters 6 mit einem Teil einer Bodenplatte 1 und einer summarisch mit 2 bezeichneten Deckplatte um den Abstandshalter 6 herum dargestellt ist.
    Der Abstandshalter 6 besteht aus einer Präzisionsglaskugel mit einem Durchmesser von 5 mm. Beispielsweise würde bei einer Flachstrahler-Leuchtstofflampe mit Abmessungen von etwa 315 mm x 239 mm x 10 mm bei einer Stärke der Bodenplatte 1 und der Deckplatte 2 von jeweils 2,5 mm eine Anordnung aus 48 solchen Abstandshaltern 6 verwendet.
    Die Bodenplatte 1 ist mit einer Reflexionsschicht 7 zur Reflexion des erzeugten sichtbaren Lichts zu der transparenten Deckenplatte 2 versehen. Auf der dem Entladungsvolumen zugewandten Seite der Reflexionsschicht 7 und der Deckenplatte 2 ist jeweils eine Leuchtstoffschicht 3 vorgesehen. Der Abstandshalter 6 ist auf der Bodenplatte 1 mit einem Glaslot 5 befestigt, das als zähflüssige Mischung aus einem Weichglaspulver mit einem Bindemittel aufgetragen und durch eine thermische Behandlung getrocknet und gehärtet wird. An der Deckenplatte 2 liegt der Abstandshalter 6 aufgrund seiner Kugelform fast punktförmig an, wobei die restliche unvermeidbare Anlagefläche aus einer elastischen Verformung und Unebenheiten der beteiligten Oberflächen resultiert. Um diese Anlagefläche zwischen dem Abstandshalter 6 und der Deckenplatte 2 herum ist die Leuchtstoffschicht 3 an der Deckenplatte ausgewischt; d. h. die Anlagefläche liegt inmitten einer Aussparung 8 der Leuchtstoffschicht.
    Zudem ist die den Abstandshalter 6 bildende Glaskugel mit einer weiteren Leuchtstoffschicht 3' beschichtet. Durch ihre endliche Dicke vergrößert diese Leuchtstoffschicht 3' die Anlagefläche zwischen dem Abstandshalter 6 und der Deckenplatte 2 geringfügig, wie bereits ausgeführt, wobei die Leuchtstoffschicht 3' kaum zusätzlich zur Abschattung beiträgt.
    Das in einer dielektrisch behinderten Gasentladung erzeugte ultraviolette Licht wird in den Leuchtstoffschichten 3 und 3' in sichtbares Licht umgesetzt, wobei sich eine weitgehend diffuse Verteilung des sichtbaren Lichtes im Entladungsvolumen ergibt. Dies wird durch die Reflexion an der Reflexionsschicht 7 unterstützt, um die Verluste im Bereich der Bodenplatte 1 zu minimieren. Dementsprechend kann in den leuchtstoffschichtfreien Bereich 8 um den Abstandshalter 6 herum sichtbares Licht einkoppeln, wobei der Beitrag insbesondere der der Deckenplatte 2 zugewandten Hälfte der Leuchtstoffschicht 3' auf dem Abstandshalter 6 besonders ins Gewicht fällt.
    Durch die im Vergleich zu weiter entfernt liegenden Bereichen mit normaler Dicke der Leuchtstoffschicht 3 auf der Deckenplatte 2 wegfallende Absorption und Reflexion des Leuchtstoffs kann in der Umgebung des Abstandshalters 6 besonders viel Licht durch die Deckenplatte 2 dringen.
    Figur 1 zeigt ferner, daß die Deckenplatte 2 aufgebaut ist aus zwei Teilschichten, nämlich einer unteren Glasschicht 2a, die wie die Bodenplatte 1 aus materialtechnischen Gründen aus einem weiter unten genauer beschriebenen B270-Glas besteht, und einer darüberliegenden Milchglasüberfangschicht 2b zur diffusen Streuung des austretenden sichtbaren Lichtes. Diese materialtechnischen Gründe betreffen einerseits die Bearbeitungseigenschaften, nämlich eine günstig liegende Erweichungstemperatur von 708°C, ferner eine gute chemische Resistenz gegen die auftretenden Plasmen sowie gegen Alkalimigrationen innerhalb des Glases, den weiter unten näher behandelten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie schließlich günstige Transmissionseigenschaften.
    Über der Milchglasüberfangschicht 2b befindet sich weiterhin eine Prismenfolie 4, die den Raumwinkel des Lichtaustritts schwerpunktmäßig verengt (sogenannte Brightness-Enhancement-Folie des Herstellers 3M). Daneben hat die Prismenfolie auch die Eigenschaft einer zusätzlichen Mittelung der Leuchtdichte über die Wirkung der Milchglasüberfangschicht 2b hinaus.
    Es können auch sogenannte DBEF-Folien des Herstellers 3M (oder Folien vergleichbarer Funktion) verwendet werden, die im wesentlichen teilreflektierende Polarisatoren sind. Abgestimmt auf die Polarisationseigenschaften einer Flüssigkristallanzeige kann damit die Ausbeute bei der Anwendung zur Flüssigkristallbildschirmhinterleuchtung weiter gesteigert werden.
    Insgesamt führt die Kombination aus der Milchglasüberfangschicht 2b mit der Prismenfolie 4 zu einer so weitgehenden Glättung der Inhomogenitäten der Leuchtdichteverteilung, daß der durch die direkte Anlage des Abstandshalters 6 an der Deckenplatte 2 verursachte kleine dunkle Fleck durch die hellere Umgebung im Bereich der Leuchtstoffaussparung 8 kompensiert wird. Darüber hinaus kompensiert die hellere Umgebung im Bereich 8 das Fehlen des Lichtbeitrags aus dem Bereich der Bodenplatte 1 unter dem Abstandshalter 6, insbesondere aus dem Bereich des Glaslots 5.
    Weiterhin könnte die den Abstandshalter 6 bildende Glaskugel in ihrer in der Figur oberen Hälfte anstelle der Leuchtstoffschicht 3' oder darunter mit einer der Reflexionsschicht 7 entsprechenden Reflexionsschicht versehen sein.
    Figur 2 zeigt eine Figur 1 weitgehend vergleichbare Querschnittsdarstellung, wobei jedoch ein Rand der Flachstrahler-Leuchtstofflampe gezeigt ist. Dort liegt ein Abstandhalter 6' in Form eines das Entladungsgefäß am Rand und zwischen den Platten 1 und 2 bildenden Glasrahmens aus dem weiter unten beschriebenen B270-Glas vor. Dieser Glasrahmen ist an seiner Ober- und an seiner Unterseite über Glaslotschichten 5 mit der Bodenplatte 1 und der Deckenplatte 2 verbunden. Aus Stabilitätsgründen ist hier weiterhin auch keine Minimierung einer Anlagefläche an der Deckenplatte 2 vorgesehen. Vielmehr hat der Glasrahmen 6' die Querschnittsform eines hochkantstehenden Rechtecks mit flächiger Anlage nach oben und nach unten.
    Zur Seite des Entladungsvolumens hin, in der Figur nach rechts, ist der Abstandshalter bzw. der Glasrahmen 6' mit einer Leuchtstoffschicht 3' versehen, die die analoge Funktion zu der entsprechenden Leuchtstoffschicht auf der Glaskugel in der vorherigen Figur hat. Entsprechend der langgestreckten (quasi eindimensionalen) Geometrie des Abstandshalters 6' ist auch nur zu einer Seite, nämlich zu dem Entladungsvolumen hin, eine Verdünnung 8 in der Leuchtstoffschicht 3 der Deckenplatte 2 gebildet. Bei dieser Verdünnung 8 vermindert sich die Schichtdicke der Leuchtstoffschicht 3 mit abnehmendem lateralen Abstand von dem Abstandshalter 6' auf ungefähr Null an der Stelle der Berührung mit der Leuchtstoffschicht 3'. Von dem Beginn der Schichtdickenverminderung an ist dieser Übergang im wesentlichen linear, wobei sich der genaue mathematische Verlauf dieser glatten Schichtdickenverringerung und die genaue Schichtdicke (theoretisch Null) in der unmittelbaren Umgebung der Leuchtstoffschicht 3' herstellungstechnisch nur begrenzt kontrollieren lassen.
    Der Aufbau der Schichten entspricht im übrigen vollständig dem Aufbau aus Figur 1 und wird hier nicht näher beschrieben. Es handelt sich lediglich um einen Querschnitt durch eine andere Stelle des grundsätzlich gleichen Schichtaufbaus.
    Der Vorteil der Erfindung besteht an dieser Stelle darin, daß eine Abdunkelung der Lampe in der Nähe des Rahmens bzw. des Abstandshalters 6' durch den von der Seite des Glasrahmens 6' fehlenden Beitrag diffuser Strahlung kompensiert werden kann. Eine typische Breite für den Bereich 8 der Schichtdickenverringerung beträgt bis zu 1 cm und entspricht dem abgedunkelten Bereich ohne Schichtdickenverringerung.
    Darüber hinaus kann auch erreicht werden, daß die effektive leuchtende Fläche vergrößert werden kann, indem die Glättungswirkung der Milchglasüberfangschicht 2b oder auch eines externen optischen Diffusors und der Prismenfolie 4 für ein "Ausschmieren" der im Bereich 8 erhöhten Helligkeit über den an sich bereits abgedunkelten Bereich des Glasrahmens 6' hinaus sorgt.
    Der Glasrahmen 6' ist in der dargestellten Form als Rechteck um eine im Grundriß rechteckige Flachstrahlergeometrie herumgeführt. Damit ergibt sich an allen Seiten des Flachstrahlers eine Ausweitung des leuchtenden Bereichs und damit insgesamt eine vergrößerte "sichtbare Diagonale" der eigentlich leuchtenden Fläche.
    Zu den verschiedenen in Frage kommenden Glasmaterialien ist folgendes festzustellen: Im allgemeinen unterscheidet man zwischen Weichgläsern und Hartgläsern, wobei das Unterscheidungskriterium die Höhe der Erweichungstemperatur (mit 107,6 dPas) ist. Bei dieser Erfindung werden vorwiegend Zwischengläser aber auch Weichgläser verwendet und zwar in einem Bereich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 9 x 10-6 K-1 ± 30 % (vorzugsweise 20 %, 10 %). Üblicherweise fallen Hartgläser in den Bereich von 4 x 10-6 K-1 und Weichgläser etwa in den Bereich von 9 x 10-6 K-1.
    Besonders bevorzugt ist hier das Glas B270 des Herstellers DESAG (Deutsche Spezialglas AG in Grünenplan) mit einen Ausdehnungskoeffizienten von 9,5 x 10-6 K-1 und einer Erweichungstemperatur von 708°C. In diesem Bereich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten liegen auch die meisten Weichgläser, weswegen Weichglas oder auf Weichglas aufbauende Materialien für die Abstandshalter bevorzugt sind. Weiterhin in Frage kommt auch ein sogenanntes AR-Glas (Nr. 8350) des genannten Herstellers mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 9,1 x 10-6 K-1. (Wobei die bereits erwähnten technischen Gründe für B270 weitgehend auch für das AR-Glas zutreffen). Weiterhin kann auch Al2O3-Keramik verwendet werden mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 8,5 - 8,8 x 10-6K-1.
    Nachteilig ist hingegen Quarzglas, das wegen der guten UV-Transparenz in diesem technischen Bereich häufiger verwendet wird. Zum einen beträgt sein mittlerer linearer Ausdehnungskoeffizient etwa 4,5 - 5,9 x 10-7K-1 und beträgt damit nur noch etwa 5-6 % des Koeffizienten des für das Entladungsgefäß verwendeten Materials. Ferner hat Quarzglas die nachteilige Eigenschaft einer schlechten Haftung der meisten in Frage kommenden Leuchtstoffe. Es ist außerdem teuer und kommt damit für eine Herstellung des Entladungsgefäßes selbst und im Grunde auch der Abstandshalter nur in Ausnahmefällen in Betracht.

    Claims (14)

    1. Leuchtstofflampe für dielektrisch behinderte Entladungen mit einem mit einer Gasfüllung gefüllten Entladungsgefäß, (1, 2, 6'), mindestens einem Abstandshalter (6, 6') zum Abstützen mindestens einer Wand (2) des Entladungsgefäßes, die eine für sichtbare Strahlung zumindest teilweise transparente Fläche mit einer Leuchtstoffschicht (3) aufweist, wobei der Abstandshalter (6, 6') diese Wand (2) an dieser Fläche abstützt,
      dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht (3) in einer Umgebung (8) des Abstandshalters (6, 6') eine verminderte Dicke aufweist.
    2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, bei der die Umgebung eine geometrische Struktur aus Flächen unterschiedlicher Leuchtstoffschichtdicke aufweist.
    3. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Umgebung (8) Flächen ohne Leuchtstoffschicht aufweist.
    4. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Abstandshalter (6, 6') die Wand (2) durch eine gering ausgedehnte Anlage an der Wand abstützt.
    5. Leuchtstofflampe nach Anspruch 4, bei der die Anlage in jeder Richtung in ihrer Ebene gering ausgedehnt ist.
    6. Leuchtstofflampe nach Anspruch 4 oder 5, bei der die geringe Ausdehnung weniger als 30 % des Plattenabstandes beträgt.
    7. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Abstandshalter (6, 6') einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der mit einer Toleranz von ± 30 % demjenigen der Hauptbestandteile (1, 2, 6') des Entladungsgefäßes entspricht.
    8. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Abstandshalter (6, 6') im wesentlichen aus Weichglas, einem im wesentlichen weichglasenthaltenden Material oder einem Keramikmaterial besteht.
    9. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Abstandshalter (6) verbindungsmaterialfrei an der Wand (2) anliegt.
    10. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Abstandshalter (6, 6') eine äußere Leuchtstoffbeschichtung (3') aufweist.
    11. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der Abstandshalter in einem der Wand zugewandten Bereich eine reflektierende Beschichtung aufweist.
    12. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Fläche (2) eine Milchglasschicht (2b) aufweist.
    13. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, außer Anspruch 5 und Anspruch 9, bei der der Abstandshalter (6') eine Begrenzungswand des Entladungsgefäßes (1, 2, 6') bildet.
    14. Leuchtstofflampe nach Anspruch 13, bei der der Abstandshalter (6') ein Rahmen einer Flachstrahler-Leuchtstofflampe ist, der eine Bodenplatte (1) und eine die Wand bildende Deckenplatte (2) verbindet.
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