EP0992060A1 - Leuchtstofflampe mit auf die geometrische entladungsverteilung abgestimmter leuchtstoffschichtdicke - Google Patents

Leuchtstofflampe mit auf die geometrische entladungsverteilung abgestimmter leuchtstoffschichtdicke

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EP0992060A1
EP0992060A1 EP99945733A EP99945733A EP0992060A1 EP 0992060 A1 EP0992060 A1 EP 0992060A1 EP 99945733 A EP99945733 A EP 99945733A EP 99945733 A EP99945733 A EP 99945733A EP 0992060 A1 EP0992060 A1 EP 0992060A1
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EP
European Patent Office
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fluorescent lamp
lamp according
layer thickness
layer
electrode structure
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Reinhard Lecheler
Hermann Schweizer
Michael Seibold
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Osram GmbH
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Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • H01J61/38—Devices for influencing the colour or wavelength of the light
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/046—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel

Definitions

  • the present invention relates to a fluorescent lamp for dielectrically impeded discharges.
  • a fluorescent lamp for dielectrically impeded discharges.
  • Such a fluorescent lamp has a discharge vessel with a gas filling and a fluorescent layer.
  • An electrode structure is designed for a dielectric barrier discharge, i. H. at least some of the electrodes are separated from the gas filling by a dielectric. The details of the construction of the lamp are only dealt with here to the extent necessary to understand the invention.
  • the first of the cited applications shows an electrode structure which is particularly shaped by lug-like extensions of the cathodes and which defines a geometric distribution of partial discharges during lamp operation.
  • This invention is based on the technical problem of developing a fluorescent lamp of the type described above in such a way that the light emission properties are optimized.
  • a fluorescent lamp with a discharge vessel filled with a gas filling with a fluorescent layer and with an electrode structure for a dielectric barrier discharge, in which the electrode structure defines a geometric distribution of partial discharges during operation of the lamp, characterized in that the Phosphor layer has a varying layer thickness matched to the geometric distribution.
  • the invention is based on the consideration that the uniformity of the luminance of a light exit surface is essential for essential applications of fluorescent lamps with dielectrically impeded discharges.
  • Such flat radiators can be used in particular for backlighting display devices, especially liquid crystal screens.
  • fluctuations in luminance of, for example, 15% are already critical.
  • the uniformity of the luminance can also play a role in other technical fields, and this invention is not restricted to the field of flat radiators or the backlighting of display devices.
  • luminance reductions in the areas between partial discharges should in any case be compensated for by more than 20% compared to the maxima, preferably already from limits of 15%, 10% or 5%.
  • the intermediate discharge area mean reductions in the layer thickness of the phosphor layer to 30% - 95%, preferably 50% - 90% of the maximum layer thickness provided immediately above the discharges.
  • the basic idea of the invention is to further exploit this determination of the partial discharges to the extent that Not to deposit the fluorescent layer of the fluorescent lamp in a planar and homogeneous manner as is conventional, but to implement it in a layer thickness variation which is matched to the given geometric distribution of the partial discharges.
  • the terms used to vary the layer thickness or reduce the layer thickness also mean to form local recesses in the phosphor layer, that is to say to reduce the layer thickness to zero.
  • the invention is not limited to a specific form of an electrode structure which defines the arrangement of the partial discharges, in particular not to the already mentioned cathode projections.
  • thickness variations are one example Electrode dielectric possible.
  • bipolar operation of a dielectric discharge for example, all electrodes are covered with a dielectric layer because the anode and cathode roles of individual electrodes are interchanged.
  • unipolar case at least the anodes are covered with a fresh dielectric layer. To reduce sputter damage to the cathodes, however, these are often also covered with a - possibly thinner - dielectric layer.
  • the thickness of the respective dielectric layers in their local area distribution plays a role in the arrangement of the individual partial discharges.
  • the high-frequency resistance for the high-frequency Fourier components of individual active power pulses decreases and thus the electric field effectively present in the gas filling increases. Accordingly, the partial discharges tend to arrange local thinnings of dielectric layers on the electrodes.
  • the electrode width can also be varied.
  • the partial discharges tend to be arranged at locally widened locations on the electrodes. This is probably due to the fact that a larger locally available electrode area in turn causes a lower high-frequency resistance and a larger area distribution of the shielding counter-charges built up on the dielectric surface.
  • the layer thickness variation of the phosphor layer according to the invention it can be preferred to produce an approximately continuous transition between regions of maximum and minimum layer thickness.
  • a graded layer thickness variation in the transition area can be used for this. This has particular advantages with regard to the production process, in which printing processes are generally used to deposit the phosphor layer.
  • two or more partial layers with geometrical structures which differ from one another in detail can be used here. - 6 -
  • the thinnest areas of the phosphor layer in the projection in the direction of the main light exit direction centrally between the individual partial discharges and the areas of greatest layer thickness directly above the respective partial discharges.
  • the minimum and the maximum layer thickness and the corresponding areas for fine structures that are no longer optically separable outside the lamp can result in a suitable local averaging.
  • the layer thickness variations shown to compensate for luminance modulation by partial discharges in the fluorescent lamp can also be combined with appropriate measures for spacers and
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view with an electrode structure of a fluorescent lamp according to the invention, burning partial discharges in between and an adapted structured fluorescent layer;
  • Oil discharges 3 are thus distributed substantially over the entire area in the flat radiator discharge vessel.
  • the electrodes 2 are initially not shown there in order not to disturb the recognizability of the geometric relationship between the cutouts 5 and the partial discharges 3.
  • the difference from the structure shown in Figure 1 is that the not shown nose-like projections 4 of the cathodes are each (in the sense of the figure) at the same height, so that the overall pattern of the partial discharges is aligned in a different way.
  • the resulting relatively large intermediate areas between the partial discharges 3 are provided with diamond-shaped cutouts 5.
  • the findings relating to FIG. 1 apply to further improvements.
  • FIG. 3 in turn relates to the electrode structure 2 shown in FIG. 1, which is not repeated here for the reasons mentioned.
  • a different pattern of cutouts 5 in the phosphor layer 1 is selected here, which detects the spaces between the partial discharges 3 in a somewhat more differentiated manner.
  • the free strips mentioned in FIG. 1 are filled in by line-like recesses, while the recess triangles recognizable in FIG. 1 are extended here and, as it were, brought together to form a sawtooth line.
  • This structure has a further improvement in the luminance homogeneity compared to FIG. 1, but still shows abrupt transitions between the recesses 5 and the otherwise continuous phosphor layer 1.
  • FIG. 5 goes in the same direction, with the stripe pattern prevailing in FIG. 4 being replaced by an arrangement of fluorescent circles varying in diameter (on the left-hand side of the figure) surrounded by recess areas 5.
  • the partial discharge triangles 3 are no longer shown, but are located in the continuous areas of the phosphor layer 1.

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Abstract

Beschrieben wird eine Leuchtstofflampe insbesondere für die Hinterleuchtung von Flüssigkristallbildschirmen mit auf Leuchtdichtevariationen durch ein Muster von Teilentladungen abgestimmter Leuchtstoffschichtdickenvariationen.

Description

Leuchtstofflampe mit auf die geometrische Entladungsverteilung abgestimmter Leuchtstoffschichtdicke
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtstofflampe für dielektrisch behinderte Entladungen. Eine solche Leuchtstofflampe weist ein Entladungsgefäß mit einer Gasfüllung und eine Leuchtstoffschicht auf. Eine Elektrodenstruktur ist für eine dielektrisch behinderte Entladung ausgelegt, d. h. zumindest ein Teil der Elektroden ist von der Gasfüllung durch ein Dielektrikum getrennt. Auf die Einzelheiten des Auibaus der Lampe wird hier nur in dem Umfang eingegangen, wie dies zum Verständnis der Erfindung notwendig ist.
Im übrigen wird auf folgenden veröffentlichten Stand der Technik verwie- sen, dessen Offenbarungsgehalt hiermit inbegriffen ist:
DE 196 36 965.7 = WO 97/01989
DE 195 26 211.5 = WO 97 / 04625 sowie
DE-P 43 11 197.1 = WO 94 / 23442.
Dabei zeigt die erste der zitierten Anmeldungen eine durch nasenartige Fortsätze der Kathoden besonders gestaltete Elektrodenstruktur, die eine geometrische Verteilung von Teilentladungen im Betrieb der Lampe festlegt. Dieser Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Leuchtstofflampe der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die Lichtabstrahlungseigenschaf ten optimiert werden.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem gelöst durch eine Leuchtstofflampe mit einem mit einer Gasfüllung gefüllten Entladungsgefäß mit einer Leuchtstoffschicht und mit einer Elektrodenstruktur für eine dielektrisch behinderte Entladung, bei der die Elektrodenstruktur eine geometrische Verteilung von Teilentladungen im Betrieb der Lampe festlegt, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht eine auf die geometrische Verteilung abgestimmt variierende Schichtdicke aufweist.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß für wesentliche Anwendungsmöglichkeiten von Leuchtstofflampen mit dielektrisch behinderten Entladungen die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte einer Lichtaustrittsfläche wesentlich ist. Dies betrifft besonders die als Flachstrahler bezeichnete Bauform solcher Leuchtstofflampen mit im wesentlichen aus zwei parallelen Platten und einem Rahmen dazwischen aufgebauten Entladungsgefäß. Solche Flachstrahler können insbesondere zur Hinterleuchtung von Anzeigeeinrichtungen, vor allem Flüssigkristallbildschirmen, eingesetzt werden. Um eine Störung der Lesbarkeit und des Erscheinungsbildes der Anzeige zu vermeiden, sind hierbei Leuchtdichteschwankungen von beispielsweise 15 % bereits kritisch. Jedoch kann auch in anderen technischen Gebieten die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichte eine Rolle spielen, und diese Erfindung ist nicht auf den Bereich der Flachstrahler oder der Hinterleuchtungen von An- Zeigeeinrichtungen eingeschränkt.
Eine Abgrenzung von Leuchtdichtevariationen, bei denen eine Kompensation durch die Maßnahmen dieser Erfindung sinnvoll ist, von tolerierbaren Leuchtdichtevariationen ist stark von den Anforderungen des jeweiligen - 3 -
Einsatzgebietes abhängig. Insbesondere bei der Anwendung zur Flüssigkri- stallbildschirmhinterleuchtung sollten Leuchtdichteverringerungen in den Bereichen zwischen Teilentladungen um mehr als 20 % gegenüber den Ma- xima jedenfalls kompensiert werden, vorzugsweise bereits ab Grenzen von 15 %, 10 % bzw. 5 %.
Definiert man den genannten Bereich einer Leuchtdichteverringerung von mehr als 20% gegenüber den Maxima als Zwischenentladungsbereich, so sind nach einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung für die Zwischenentladungsbereiche über ihre Fläche gemittelte Schichtdickenverringerungen der Leuchtstoffschicht auf 30 % - 95 %, bevorzugt 50 % - 90 % der maximalen Schichtdicke unmittelbar über den Entladungen vorgesehen.
Da es bei den erfindungsgemäßen Leuchtstofflampen im Hinblick auf eine zeitliche und örtliche Stabilität der Gesamtentladungsstruktur ohnehin von Vorteil ist, Maßnahmen zu treffen, die die einzelnen Teilentladungen der Gesamtentladungsstruktur örtlich festlegen, besteht der Grundgedanke der Erfindung darin, diese Festlegung der Teilentladungen weitergehend dahingehend auszunutzen, die Leuchtstoffschicht der Leuchtstofflampe nicht wie konventionell flächig und homogen abzuscheiden, sondern in einer auf die gegebene geometrische Verteilung der Teilentladungen abgestimmten Schichtdickenvariation auszuführen.
Beispielsweise können die durch die erwähnten nasenartigen Kathodenvor- sprünge festgelegten Teilentladungen, die bei dem hier bevorzugt in Betracht gezogenen Betrieb pulsartig eingekoppelter Wirkleistungseinheiten im wesentlichen dreieckig ausgebildet sind und mit einer Spitze des Dreiecks auf einer jeweiligen Kathodennase stehen, in dieser Weise vorhersehbar verteilt sein. Dann kann eine gewissermaßen komplementäre Verteilung des Leuchtstoffs zu einer Kompensation der Variationen der Leuchtdichte füh- - 4 -
ren, die sich bei homogener Leuchtstoffschichtdicke aufgrund der Teilentladungsverteilung ergeben würde.
Diese Möglichkeit erwächst daraus, daß eine Verdünnung der Leuchtstoffschicht in einem lokal begrenzten Bereich gemäß den Arbeitsresultaten der Erfinder zu einer lokalen Erhöhung der Leuchtdichte führt. Dieses Ergebnis überrascht zunächst, da man von einer Verringerung der Leuchtstoffmenge naheliegenderweise auf eine Verringerung der erzeugten Menge sichtbaren Lichts schließen würde. Jedoch ist die Verteilung des sichtbaren Lichts in dem Entladungsgefäß insgesamt so diffus und ungerichtet, daß eine lokale Verdünnung der Leuchtstoffschicht zunächst keine spürbaren Auswirkungen auf die vorhandene sichtbare Lichtintensität hat, vielmehr durch die lokal verringerte Absorption und Reflexion in der Leuchtstoffschicht einen größeren Teil des sichtbaren Lichts aus der Leuchtstofflampe heraustreten läßt.
Dabei ist es durchaus möglich und mit den verwendeten Begriffen der Schichtdickenvariation bzw. Schichtdickenverringerung auch gemeint, lokale Aussparungen in der Leuchtstoffschicht zu bilden, die Schichtdicke also auf Null zu reduzieren.
Weiterhin ist festzustellen, daß der Begriff Teilentladungen nicht auf sauber voneinander getrennte Teilentladungen eingeschränkt sein soll. Vielmehr sind auch Gesamtentladungsstrukturen vorstellbar, in denen Teilentladungen eher lokale Schwerpunkte einer mehrere Schwerpunkte aufweisenden Gesamtentladungsstruktur sind.
Schließlich ist die Erfindung nicht auf eine spezifische Form einer die An- Ordnung der Teilentladungen festlegenden Elektrodenstruktur festgelegt, insbesondere nicht auf die bereits erwähnten Kathodenvorsprünge. Neben diesen Kathodenvorsprüngen sind beispielsweise Dickenvariationen eines Elektrodendielektrikums möglich. So sind im bipolaren Betrieb einer dielektrischen Entladung alle Elektroden mit einer dielektrischen Schicht bedeckt, weil sich die Anoden- und Kathodenrolle einzelner Elektroden alternierend vertauscht. Im unipolaren Fall sind zumindest die Anoden mit einer dielek- frischen Schicht bedeckt. Zur Verringerung von Sputterschäden an den Kathoden sind diese jedoch häufig ebenfalls mit einer - eventuell dünneren - dielektrischen Schicht bedeckt. In jedem der genannten Fälle spielt die Dicke der jeweiligen dielektrischen Schichten in ihrer örtlichen Flächenverteilung eine Rolle für die Anordnung der einzelnen Teilentladungen. Mit dünnerer Schichtdicke sinkt der Hochfrequenzwiderstand für die hochfrequenteii Fourierkomponenten einzelner Wirkleistungspulse und steigt somit das effektiv in der Gasfüllung anliegende elektrische Feld. Dementsprechend tendieren die Teilentladungen zu einer Anordnung an lokalen Verdünnungen dielektrischer Schichten auf den Elektroden.
Weiterhin kann auch die Elektrodenbreite variiert werden. Die Teilentladungen tendieren dabei zur Anordnung an lokal verbreiterten Stellen der Elektroden. Dies rührt vermutlich daher, daß eine größere lokal zur Verfügung stehende Elektrodenfläche wiederum einen niedrigeren Hochfrequenzwiderstand und eine großflächigere Verteilung der auf der Dielektri- kumsoberfläche aufgebauten abschirmenden Gegenladungen bewirkt.
Bei der erfindungsgemäßen Schichtdickenvariation der Leuchtstoffschicht kann es bevorzugt sein, einen angenähert kontinuierlichen Übergang zwischen Bereichen maximaler und minimaler Schichtdicke zu erzeugen. Dazu kann beispielsweise eine gestufte Schichtdickenvariation im Übergangsbe- reich Verwendung finden. Dies hat insbesondere Vorteile im Hinblick auf das Herstellungsverfahren, bei dem im allgemeinen Druckverfahren zur Abscheidung der Leuchtstoffschicht Verwendung finden. Bei der erwähnten gestuften Variante können hier zwei oder mehrere Teilschichten mit voneinander im Detail abweichenden geometrischen Strukturen verwendet wer- - 6 -
den, so daß sich in der Summe der Teilschichten die gewünschte gestufte Schichtdickenvariation ergibt. Bevorzugt ist in diesem Zusammenhang eine Herstellung durch Siebdruck.
Es ist jedoch nicht notwendig, in mehreren Teildruckschritten hergestellte Gesamtleuchtstoffschichten letztlich gestuft zu belassen. Das Herstellungsverfahren kann vielmehr auch dahin ausgelegt werden, die Teilschichten in einem so niedrig viskosen Zustand abzuscheiden oder bei der Trocknung in einen solchen Zustand zu bringen, daß die ursprünglich vorhandenen Stufen verlaufen und sich letztlich ein kontinuierlicher Übergang einstellt.
Zu einem wirksamen Ausgleich der durch die Verteilung der Entladungs- schwerpunkte variierenden Leuchtdichte ist es bevorzugt, die jeweils dünnsten Bereiche der Leuchtstoffschicht in der Projektion in Richtung der Hauptlichtaustrittsrichtung mittig zwischen den einzelnen Teilentladungen anzuordnen und die Bereiche größter Schichtdicke direkt über den jeweili- gen Teilentladungen. Dabei können sich die minimale und die maximale Schichtdicke und die ihnen entsprechenden Bereiche bei feinen und außerhalb der Lampe nicht mehr optisch trennbaren Strukturen in einer geeigneten lokalen Mittelung ergeben.
Eine mittige Anordnung von Aussparungen oder dünnen Bereichen der Leuchtstoffschicht zwischen den Teilentladungen ist auch unter dem Gesichtspunkt vorteilhaft, daß in diesem Bereich der geringste Verlust an ultraviolettem Licht durch eine zu dünne Leuchtstoffschicht auftritt. Daher kann die Gesamtlichtausbeute der Leuchtstofflampe trotz der homogenisierenden Wirkung der Schichtdickenvariation der Leuchtstoffschicht praktisch unverändert bleiben.
Wie bereits erwähnt, sind erfindungsgemäß auch Aussparungen in der Leuchtstoffschicht als Schichtdickenvariation zu verstehen. Besonders ein- fach ist die Herstellung von Leuchtstoffschichten, bei denen, von den Aussparungen abgesehen, eine im wesentlichen gleichmäßige Schichtdicke vorliegt. Dann ergibt sich die Herstellung durch einen einzelnen Druckschritt mit entsprechender Struktur, z. B. eines Drucksiebes. Es ist in vielen Fällen ausreichend, eine solche gewissermaßen diskrete Schichtdickenverteilung zu verwenden. Hierzu wird auf die Ausführungsbeispiele verwiesen.
Feinere Übergänge können dabei so hergestellt werden, daß ein feines Muster von Aussparungen in der Leuchtstoffschicht durch Variieren der Flächenanteile der Aussparungen und der verbleibenden Leuchtstoffschicht in einer lokalen Mittelung zu einem quasi kontinuierlichen Verlauf zwischen Bereichen (gemittelter) dünner und (gemittelter) dicker Schichtdicke führen. Der Begriff „fein" bemißt sich dabei daran, daß sich Feinstrukturen der Leuchtstoffschicht im Erscheinungsbild der Leuchtstofflampe optisch nicht mehr auflösen oder trennen lassen, etwa nach Durchgang durch einen exter- nen Diffusor oder eine Milchglasscheibe. Dementsprechend müssen die Strukturen im Vergleich zum Abstand zwischen benachbarten Teilentladungen fein sein, weil bei Leuchtstofflampen, bei denen die Erfindung besonders sinnvoll eingesetzt werden kann, eine optische Trennung der benachbarten Teilentladungen eben gerade möglich ist. Auch hierzu werden noch Ausführungsbeispiele dargestellt.
Eine weitere geometrische Konkretisierung der Erfindung ergibt sich aus der eingangs bereits erwähnten lokalen Begrenztheit der Aussparungen oder Bereiche verringerter Leuchtstoffschichtdicke. Man macht sich leicht klar, daß ein solcher übermäßig ausgedehnter Bereich durch das Fehlen von Leuchtstoff in größerem Umfang zu einer Verringerung der Gesamtausbeute der Leuchtstofflampe führt. Darüber hinaus können zu große Bereiche auch im Vergleich zur Umgebung (mit Leuchtstoff) abgedunkelt erscheinen, weil die Einkopplung des diffusen Lichts in dem Entladungsgefäß den großen - 8 -
Bereich mit zu geringer Leuchtstoffschichtdicke nicht mehr ausreichend aufhellen kann.
Zumindest bei den beschriebenen Flachstrahler-Leuchtstofflampen hat sich der Zwischenplattenabstand als geeignete Bezugsgröße herausgestellt. Be- vorzugt sind die Aussparungen zumindest in einer Richtung schmaler als 100 %, besser 50 % bzw. 30 % dieses Abstandes.
Die mit der Erfindung beabsichtigte Homogenisierung der Leuchtdichteverteilung einer Leuchtstofflampe läßt sich im Prinzip auch mit bekannten optischen Diffusoren erreichen. In Frage kommen z. B. Prismenfolien (insbesondere in der Art der Brightness-Enhancement-Folien des Herstellers 3M) zur Veränderung nicht nur der Raumwinkelverteilung des Lichtaustritts sondern auch zur Homogenisierung der Leuchtdichte, ferner im Material diffus streuende Folien und dergleichen. Der wesentliche Nachteil besteht jedoch darin, daß eine übermäßige Verwendung solcher optischer Diffuso- ren die bei gleicher elektrischer Leistung ausgekoppelte Lichtmenge reduziert. Eine Maximierung dieser Lichtmenge ist jedoch vor allem bei den bereits erwähnten Hinterleuchtungsanwendungen vorrangig. Hier hat die Erfindung ein bevorzugtes Einsatzgebiet.
Die ausgleichende Wirkung eines optischen Diffusors kann, auch durch zu- nehmenden Abstand zu der Flachstrahler-Leuchtstofflampe erhöht werden. Damit erhöht sich jedoch die Bauhöhe, die bei vielen Anwendungen, insbesondere im Bereich der Flüssigkristallbildschirmhinterleuchtuiig sehr begrenzt ist.
Die dargestellten Schichtdickenvariationen zur Kompensation einer Leucht- dichtemodulation durch Teilentladungen in der Leuchtstofflampe lassen sich auch kombinieren mit entsprechenden Maßnahmen um Abstandshalter und
Stützelemente herum, die in der gleichen Weise wie hier ausgeführt werden - 9 -
können. Hierzu wird ergänzend verwiesen auf die Parallelanmeldung „Leuchtstofflampe mit Abstandshaltern und lokal verdünnter Leuchtstoff- schichtdicke" derselben Anmelderin mit dem gleichen Anmeldetag.
Weiterhin hat es sich in diesem Zusammenhang als besonders günstig her- ausgestellt, als optischen Diffusor eine Milchglasschicht zu verwenden, die entweder als Überfangglas auf der das Entladungsgefäß begrenzenden transparenten Glaswand ausgeführt wird oder diese Glaswand selbst ist.
Im Folgenden werden einige konkrete Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Strukturierungen von Leuchtstoffschichten, dargestellt. Dabei offenbarte Einzelmerkmale können auch in anderen Kombinationen erfin- dungswesentlich sein. Im einzelnen zeigt:
Figur 1 eine schematisierte Ausschnittsansicht mit einer Elektrodenstruktur einer erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe, dazwischen brennenden Tei- lentladungen sowie einer angepaßt strukturierten Leuchstoffschicht;
jede der Figuren 2-5 ein weiteres Beispiel für eine angepaßt strukturierte Leuchtstoffschicht, wobei teilweise Teilentladungen miteingezeichnet sind.
Figur 1 zeigt eine Ausschnittsdarstellung mit einer typischen Elektrodenstruktur 2 einer erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe, wobei die restlichen baulichen Einzelheiten der Lampe der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Hierzu wird auf den zitierten Stand der Technik verwiesen.
Die Elektrodenstruktur 2 ist in einer Ebene auf einer Bodenplatte einer Flachstrahler-Leuchtstofflampe angeordnet, wobei an den Kathoden zur jeweils benachbarten Anode hin ausgerichtete halbkreisförmige Vorsprünge 4 ausgebildet sind. Zwischen jedem dieser Vorsprünge 4 und der nächstbenachbarten Anode brennt jeweils eine dreieckige Teilentladung 3. Die Tei- - 10 -
lentladungen 3 sind also im wesentlichen flächig in dem Flachstrahler- Entladungsgefäß verteilt.
Über dieser flächigen Anordnung von Teilentladungen 3 ist eine Leuchtstoffschicht 1 angeordnet, die im wesentlichen der weißen Papierebene ent- spricht. Dabei enthält die Leuchtstoffschicht 1 jedoch in der geometrischen Form den Teilentladungen weitgehend entsprechende Aussparungen 5, die zur Unterscheidung von den Teilentladungen schraffiert sind. Diese Aussparungen 5 sind zwischen den benachbarten Teilentladungen 3 angeordnet, und zwar mit jeweils umgekehrter Richtung der Dreiecksform. Damit ergibt sich innerhalb eines jeden Paares aus benachbarter Kathode und Anode eine alternierende Abfolge von Teilentladungen 3 und Aussparungen 5.
Wird die in dieser Weise strukturierte Leuchtstoffschicht 1 erfindungsgemäß mit einer Milchglasplatte abgedeckt bzw. ist sie an der Innenseite einer Milchglasplatte abgeschieden oder wird ein externer Diffusor eingesetzt, so setzen die Aussparungen 5 den durch die unmittelbar darunter liegenden Teilentladungen 3 heller erscheinenden Bereichen der Leuchtstoffschicht 1 zwischen den Aussparungen 5 eine Aufhellung des ansonsten zu dunkel erscheinenden Zwischenbereichs entgegen. Durch die ausgleichende Wirkung der Milchglasscheibe ergibt sich insgesamt eine deutliche Verringe- rung der Leuchtdichtevariation.
Die hier dargestellte einfache Struktur bietet jedoch noch Verbesserungsmöglichkeiten, und zwar einerseits im Hinblick auf die abrupten Übergänge zwischen den Aussparungen 5 und der im übrigen geschlossenen Leuchtstoffschicht 1 sowie bezüglich der noch nicht durch Ausgleichsmaßnahmen erfaßten Streifen zwischen den jeweils alternierenden Reihen aus Aussparungen 5 und Teilentladungen 3. - 11 -
Entsprechendes gilt für die in Figur 2 dargestellte Struktur. Dort sind zunächst die Elektroden 2 nicht eingezeichnet, um die Erkennbarkeit der geometrischen Beziehung zwischen den Aussparungen 5 und den Teilentladungen 3 nicht zu stören. Der Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten Struktur besteht darin, daß die nicht eingezeichneten nasenartigen Vorsprünge 4 der Kathoden jeweils (im Sinne der Figur) auf gleicher Höhe liegen, so daß das Gesamtmuster der Teilentladungen in anderer Weise ausgerichtet ist. Die hierbei entstehenden relativ großen Zwischenbereiche zwischen den Teilentladungen 3 sind mit rautenförmigen Aussparungen 5 ver- sehen. Hinsichtlich weiterer Verbesserungen gelten die Feststellungen zu Figur 1.
Figur 3 bezieht sich wiederum auf die in Figur 1 dargestellte Elektrodenstruktur 2, die hier aus den erwähnten Gründen nicht wiederholt ist. Jedoch ist hier ein anderes Muster von Aussparungen 5 in der Leuchtstoffschicht 1 gewählt, das die Zwischenräume zwischen den Teilentladungen 3 etwas differenzierter erfaßt. Insbesondere sind hierbei die in Figur 1 erwähnten freigelassenen Streifen durch linienartige Aussparungen ausgefüllt, während die in Figur 1 erkennbaren Aussparungsdreiecke hier verlängert und gewissermaßen zu einer Sägezahnlinie zusammengeführt sind. Diese Struktur weist eine weitere Verbesserung der Leuchtdichtehomogenität gegenüber Figur 1 auf, zeigt jedoch weiterhin abrupte Übergänge zwischen den Aussparungen 5 und der im übrigen durchgehenden Leuchtstoff Schicht 1.
Demgegenüber ist die in Figur 4 dargestellte Struktur weiter ausdifferenziert. Sie entspricht Figur 3 in der Grundgeometrie, jedoch sind die linienar- tigen und sägezahnförmigen Aussparungen zu einem Muster lokal parallel verlaufender feiner Aussparungsstreifen, aufgelöst. Bei genauer Betrachtung erkennt man, daß das gegenseitige Verhältnis der Breite der Aussparungsstreifen zu der Breite der dazwischenliegenden Leuchtstoffschicht mit zu- - 12 -
nehmender Entfernung von den Teilentladungen 3 zunimmt und mittig zwischen Teilentladungen maximal wird.
Nach Mittelung durch eine Milchglasscheibe oder einen anderen Diffusor sind diese feinen Strukturen nicht mehr zu erkennen, so daß gewissermaßen eme effektive Annäherung an einen kontinuierlichen Schichtdickenverlauf vorliegt. Bei geeigneter Abstimmung auf die Inhomogenitäten der Entladungsstruktur ist so eine sehr weitgehende Homogenisierung möglich.
In die gleiche Richtung geht die in Figur 5 dargestellte Struktur, wobei das in Figur 4 vorherrschende Streifenmuster durch eine Anordnung im Durch- messer variierender Leuchtstoffkreise (auf der linken Seite der Figur) umgeben von Aussparungsflächen 5 ersetzt ist. Die Teilentladungsdreiecke 3 sind nicht mehr eingezeichnet, liegen jedoch in den durchgehenden Bereichen der Leuchtstoffschicht 1.
Auf der rechten Seite der Figur sind die Kreise durch Quadrate variierender Kantenlänge ersetzt. Es sind natürlich auch beliebige andere geometrische Figuren denkbar; insbesondere können auch die Aussparungen 5 Kreis- oder Quadratform haben und in einer Leuchtstoffumgebung liegen.

Claims

- 13 -Patentansprüche
1. Leuchtstofflampe mit einem mit einer Gasfüllung gefüllten Entladungsgefäß mit einer Leuchtstoffschicht (1) und mit einer Elektrodenstruktur (2) für eine dielektrisch behinderte Entladung, bei der die Elektrodenstruktur eine geometrische Verteilung von Teilentladungen (3) im Betrieb der Lampe festlegt,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht (1) eine auf die geometrische Verteilung abgestimmt variierende Schichtdicke aufweist.
2. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, bei der die Elektrodenstruktur (2) die geometrische Verteilung durch Kathodenvorsprünge (4) festlegt.
3. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Elektrodenstruktur (2) die geometrische Verteilung durch Variationen der Dicke eines Elektrodendielektrikums festlegt.
4. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Elektrodenstruktur (2) die geometrische Verteilung durch Variationen der Breite von Elektroden festlegt.
5. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Schichtdickenvariation gestuft ist.
6. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Schichtdickenvariation, zumindest in einer lokalen Mittelung, die dünnsten Bereiche mittig zwischen und die dicksten Bereiche direkt über den Teilentladungen (3) aufweist.
7. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Schichtdickenvariation zumindest teilweise durch ein Muster von Aussparungen (5) in der Leuchtstoffschicht (1) gebildet ist. - 14 -
8. Leuchtstofflampe nach Anspruch 7, bei der die Leuchtstoffschicht (1), von den Aussparungen (5) abgesehen, eine im wesentlichen gleichmäßige Schichtdicke aufweist.
9. Leuchtstofflampe nach Anspruch 7 oder 8, bei der ein relativ zum Ab- stand zwischen benachbarten Teilentladungen (3) feines Muster von
Aussparungen (5) in der Leuchtstoffschicht (1) durch variierende Aus- sparungs- und Schichtflächenanteile einen quasi kontinuierlichen Verlauf zwischen, in einer lokalen Mittelung, dünnen und dicken Bereichen annähert.
10. Leuchtstofflampe nach Anspruch 7, 8 oder 9, bei der die Aussparungen (5) in zumindest einer jeweiligen Richtung schmaler sind als der Abstand zweier flächiger Platten eines Flachstrahler-Entladungsgefäßes der Lampe.
11. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der in Zwischenentladungsbereichen mit um mehr als 20 % gegenüber den
Leuchtdichtemaxima verringerter Leuchtdichte eine Schichtdickenverringerung auf einen Mittelwert zwischen 30 % und 95 % der Schichtdicke über den Teilentladungen (3) vorliegt.
12. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Milchglasschicht in einer für sichtbare Strahlung zumindest teilweise transparenten Wand des Entladungsgefäßes.
13. Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Entladungsgefäß im wesentlichen aus zwei zueinander parallel angeordneten Platten gebildet ist und wobei auf der Innenwandung der er- sten Platte die Elektrodenstruktur und auf der Innenwandung der zweiten Platte die Leuchtstoffschicht angeordnet ist. - 15 -
14. Verfahren zur Herstellung einer Leuchtstofflampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Leuchtstoffschicht (1) durch ein Druckverfahren in einer Mehrzahl von Teilschichten, aufgebracht wird, wobei die Teilschichten abweichende geometrische Strukturen haben.
15. Verfahren nach Anspruch 13 mit einem Siebdruck der Leuchtstoffteilschichten mit unterschiedlichen Sieben.
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