EP1043757A1 - Gasentladungslampe - Google Patents

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EP1043757A1
EP1043757A1 EP00201148A EP00201148A EP1043757A1 EP 1043757 A1 EP1043757 A1 EP 1043757A1 EP 00201148 A EP00201148 A EP 00201148A EP 00201148 A EP00201148 A EP 00201148A EP 1043757 A1 EP1043757 A1 EP 1043757A1
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EP
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dielectric
gas discharge
discharge lamp
lamp
lamp according
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Albrecht Kraus
Bernd Rausenberger
Horst Dannert
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Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
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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
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/046—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel

Definitions

  • the invention relates to a gas discharge lamp with at least one capacitive coupling structure.
  • Known gas discharge lamps consist of a vessel with a filling gas in which the Gas discharge expires, and usually two metallic electrodes placed in the discharge vessel have melted down.
  • An electrode supplies the electrons for the discharge, which go through the second electrode can be fed back to the outer circuit.
  • the release of the electrons usually takes place by means of glow emission (hot electrodes), but can also be caused by Emission in a strong electric field or directly by ion bombardment (ion-induced Secondary emission) (cold electrodes).
  • hot electrodes glow emission
  • ion-induced Secondary emission cold electrodes
  • the charge carriers are operated directly in the gas volume via an electromagnetic High frequency alternating field (typically greater than 1 MHz for low pressure gas discharge lamps) generated.
  • the electrons move on circular orbits within the discharge vessel, conventional electrodes are missing in this operating mode.
  • capacitive coupling structures are used as electrodes. This are formed from insulators (dielectrics), which have contact on one side for gas discharge have and on the other hand electrically conductive (for example by means of a metallic Contact) are connected to an external circuit.
  • dielectrics dielectrics
  • One with the capacitive Electricity applied to electrodes forms an electrical one in the discharge vessel Alternating field, on whose linear electrical fields the charge carriers move.
  • the capacitive lamps are similar to the inductive ones Lamps, since the charge carriers are also generated here in the entire gas volume.
  • the surface properties of the dielectric electrode are of little importance here (so-called ⁇ discharge mode).
  • a necessary driver electronics is disadvantageous for the operation of known gas discharge lamps. This has the task of igniting the gas discharge of the lamp and one Deliver ballast for the operation of the lamp on a circuit. Without an appropriate one Ballasting the lamp in an external circuit would result in the current in the gas discharge lamp by increasing the charge carriers in the gas volume of the discharge vessel rise so high that the lamp is quickly destroyed.
  • Such gas discharge lamps are also from the American patent US 2,624,858 known.
  • a gas discharge lamp with capacitive electrodes is used a dielectric material with a high dielectric constant ⁇ > 100 (preferred ⁇ > 2000) operated at an operating frequency of less than 120 Hz.
  • the external tension must be between 500 V and 10000 V. Therefore, such a capacitive Gas discharge lamp not operated on the mains for private households with 230 V and 50 Hz a circuit with driver electronics is necessary.
  • the object of the invention is therefore to provide a gas discharge lamp with at least one to create capacitive coupling structure that has improved operating properties.
  • the gas discharge lamp consists of a transparent discharge vessel with a customary filling gas (for example, a rare gas or a rare gas with mercury for low-pressure gas discharge lamps).
  • the discharge vessel contains at least two spatially separated electrodes or coupling structures, at least one of which is designed as a capacitive coupling structure.
  • the capacitive coupling structure according to the invention can, for example, also be combined with a metallic electrode.
  • the dielectric of the capacitive coupling structure can consist of one or more layers.
  • Such a lamp can in particular without a circuit with a driver electronics Electricity network for private households (e.g. 230V / 50Hz) can be operated.
  • a driver electronics Electricity network for private households e.g. 230V / 50Hz
  • Preferred configurations the gas discharge lamp are the other claims and the description remove.
  • All of the exemplary embodiments use a dielectric solid as the dielectric base material, which has the properties according to the invention.
  • Ba (Ti 0.9 Zr 0.1 ) O 3 which is doped with a small amount of Mn acceptor, is preferably used as the material for the dielectric of the capacitive coupling structures.
  • the coercive field strength is E C ⁇ 60 V / mm.
  • a product of saturation polarization P and effective surface A with P ⁇ A> 10 -5 C and a product of coercive field strength E c and effective thickness of the dielectric d of E c ⁇ d ⁇ 200 V is thus achieved in all exemplary embodiments for the capacitive coupling structures.
  • the gas discharge lamps can thus be operated directly on the network for private households without additional driver electronics.
  • the choice of dielectric material is not limited to the above material. All other dielectric materials, preferably paraelectrics, ferroelectrics and antiferroelectrics, can also be used, the product of which consists of saturation polarization P and effective surface A fulfills the condition PA> 10 -5 C.
  • the material for the dielectric must easily have electrons on the surface facing the plasma submit.
  • To characterize the emission properties of the dielectric serves the relationship between ion current and electron current on the surface of the plasma-facing side of the dielectric. This ratio is called ion-induced Secondary emission coefficient ⁇ .
  • ⁇ should advantageously be greater than 0.001, otherwise the plasma will not ignites.
  • ⁇ Between the dielectric surface and the light-generating part of the plasma a narrow, approximately 1 mm thick plasma boundary layer forms.
  • the one in the plasma boundary layer output can take high values and significantly reduce the efficiency (lumens per watt) of the lamp.
  • a high secondary emission coefficient ⁇ leads to a reduction in this power share and an increase in the efficiency of the lamp.
  • Such materials are therefore particularly suitable for the dielectric in which additional electrons on the plasma face during operation of the lamp Attach surface, and which lead to a secondary emission coefficient ⁇ > 0.01.
  • the pressure and filling gas for the lamp are chosen so that the coupling structures operate in an abnormal glow mode. This gives the cathode drop area a positive U / I characteristic for the entire gas discharge lamp.
  • the internally phosphor-coated glass tube 1 has an inner diameter of 50 mm and is filled with 5 mbar Ar and 5 mg Hg.
  • a dielectric capacitive coupling structure consisting of a disk-shaped dielectric layer 2 and an electrically conductive layer 3 is attached to both sides of the glass tube 1.
  • the dielectric layer 2 is formed by a disc with a diameter of 5 cm and a thickness of 0.5 mm, which consists of Ba (Ti 0.9 Zr 0.1 ) O 3 , which is doped with a small amount of Mn acceptor is.
  • the dielectric plate 2 is attached to the gas discharge vessel 1 by means of a soldering process, so that a vacuum-tight connection is created.
  • the electrically conductive layer 3 is realized by applying a silver paste, so that an electrical contact for connection to an external power network 4 is available.
  • the network for private households with 230 V and 50 Hz is used as the external power network 4.
  • the charging of the dielectric (2) that occurs during operation of the lamp leads to an electric field between the dielectric coupling structures (2), which results in simplified re-ignition in the next half phase of the AC voltage supply (after current reversal) and an increase in the ion-induced secondary emission coefficient ⁇ . This reduces the cathode drop region (dark zone in the vicinity of the coupling structure, in which no light is generated) and thus increases the efficiency of the gas discharge lamp.
  • FIG. 2 shows a lamp with a glass tube 5 as a gas discharge vessel, which has a smaller inner diameter.
  • the inside diameter is only 9 mm with a filling of the inside phosphor-coated glass tube 5 with 15 mbar Ar and 5 mg Hg.
  • At both ends of the glass tube 5 there is again a dielectric coupling structure consisting of a disk-shaped dielectric layer 2 and an electrically conductive layer 3.
  • the dielectric layer 2 is also formed here by a disc with a diameter of 5 cm and a thickness of 0.5 mm made of Ba (Ti 0.9 Zr 0.1 ) O 3 , which is doped with a small amount of Mn acceptor .
  • the dielectric pane 2 is connected to the glass tube 5 in a vacuum-tight manner using a glass soldering technique.
  • the electrically conductive layer 3 is realized by applying a silver paste, so that an electrical contact for connection to an external power network 4 is available.
  • the network for private households with 230 V and 50 Hz is also to be used as the external power network 4.
  • This embodiment of the lamp offers increased efficiency due to the smaller inside diameter, since in this case the positive column of the gas discharge and the electrode and cathode drop region can each be optimized separately.
  • the embodiment of the lamp shown in FIG. 3 has a discharge vessel which consists of a bent glass tube 6.
  • the internally phosphor-coated glass tube 6 has an inner diameter of 9 mm and is filled with 15 mbar Ar and 5 mg Hg.
  • the dielectric coupling structure at both ends is formed in each case by a cylindrical tube 7 made of the dielectric material (specially doped BaTiO 3 ).
  • the dielectric cylinder 7 has an outer diameter of 10 mm with a wall thickness of 0.5 mm and a length of 60 mm.
  • the glass tube 6 is closed in a vacuum-tight manner with the glass tube by a disk-shaped, dielectric cap 8 by means of a soldering process.
  • a layer of conductive silver is applied to the dielectric cylinder 7, so that electrical contacting is possible.
  • the lamp is connected to an external power supply 4 (230 V, 50 Hz).
  • an external power supply 4 230 V, 50 Hz.
  • this gas discharge lamp also offers very good lighting efficiency.
  • other embodiments of the gas discharge lamp according to the invention are also conceivable, in particular in the design of the discharge vessel or in the choice of the dielectric and electrically conductive materials used for the coupling structures (for example to meet certain requirements for the shape of the lamp or production-technical specifications).
  • the invention is not limited to lamps whose electromagnetic radiation is limited to the visible spectral range.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasentladungslampe mit wenigstens einer kapazitiven Einkoppelstruktur. Nachteilig für den Betrieb von bekannten Gasentladungslampen ist eine notwendige Treiberelektronik. Diese hat die Aufgabe, die Gasentladung der Lampe zu zünden und einen Ballast für den Betrieb der Lampe an einem Stromkreis (4) zu liefern, ohne den es schnell zu einer Zerstörung der Lampe kommt. Um eine Gasentladungslampe mit wenigstens einer kapazitiven Einkoppelstruktur zu schaffen, die verbesserte Betriebseigenschaften aufweist, wird vorgeschlagen, daß wenigstens ein Dielektrikum (2) mit einer dielektrischen Sättigungspolarisation P und mit einer wirksamen Oberfläche A zur Bildung der Einkoppelstruktur vorgesehen ist, wobei das Produkt aus P·A > 10<-5>C beträgt. Eine solche Lampe kann insbesondere ohne eine Schaltung mit einer Treiberelektronik am Stromnetz für Privathaushalte (z.B. 230V/50Hz) betrieben werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasentladungslampe mit wenigstens einer kapazitiven Einkoppelstruktur.
Bekannte Gasentladungslampen bestehen aus einem Gefäß mit einem Füllgas, in dem die Gasentladung abläuft, und meist zwei metallischen Elektroden, die in das Entladungsgefäß eingeschmolzen sind. Eine Elektrode liefert die Elektronen für die Entladung, die über die zweite Elektrode wieder dem äußeren Stromkreis zugeführt werden. Die Abgabe der Elektronen erfolgt meist mittels Glühemission (heiße Elektroden), kann jedoch auch durch Emission in einem starken elektrischen Feld oder direkt durch Ionenbeschuß (ioneninduzierte Sekundäremission) hervorgerufen werden (kalte Elektroden). Bei einer induktiven Betriebsart werden die Ladungsträger direkt im Gasvolumen über ein elektromagnetisches Wechselfeld hoher Frequenz (typischerweise größer als 1 MHz bei Niederdruckgasentladungslampen) erzeugt. Die Elektronen bewegen sich auf Kreisbahnen innerhalb des Entladungsgefäßes, herkömmliche Elektroden fehlen in dieser Betriebsart. Bei einer kapazitiven Betriebsart werden kapazitive Einkoppelstrukturen als Elektroden verwendet. Diese werden aus Isolatoren (Dielektrika) gebildet, die auf einer Seite Kontakt zur Gasentladung haben und auf der anderen Seite elektrisch leitfähig (beispielsweise mittels einem metallischen Kontakt) mit einem äußeren Stromkreis verbunden sind. Bei einer an die kapazitiven Elektroden angelegten Wechselspannung bildet sich im Entladungsgefäß ein elektrisches Wechselfeld aus, auf dessen linearen elektrischen Feldern sich die Ladungsträger bewegen. Im Hochfrequenzbereich (> 10 MHz) ähneln die kapazitiven Lampen den induktiven Lampen, da die Ladungsträger hier ebenfalls im gesamten Gasvolumen erzeugt werden. Die Oberflächeneigenschaften der dielektrischen Elektrode sind hier von geringer Bedeutung (sogenannter α-Entladungsmodus). Bei niedrigeren Frequenzen ändern die kapazitiven Lampen ihre Betriebsart und die für die Entladung wichtigen Elektronen müssen ursprünglich an der Oberfläche der dielektrischen Elektrode emittiert und in einem sogenannten Kathodenfallgebiet vervielfacht werden, um die Entladung aufrechtzuerhalten. Daher ist dann das Emissionsverhalten des dielektrischen Materials bestimmend für die Funktion der Lampe (sogenannter γ-Entladungsmodus).
Nachteilig für den Betrieb von bekannten Gasentladungslampen ist eine notwendige Treiberelektronik. Diese hat die Aufgabe, die Gasentladung der Lampe zu zünden und einen Ballast für den Betrieb der Lampe an einem Stromkreis zu liefern. Ohne eine geeignete Ballastierung der Lampe in einem äußeren Stromkreis würde der Strom in der Gasentladungslampe durch Vermehrung der Ladungsträger im Gasvolumen des Entladungsgefäßes so stark steigen, daß es schnell zu einer Zerstörung der Lampe kommt.
Solche Gasentladungslampen sind auch aus der amerikanischen Patentschrift US 2,624,858 bekannt. Eine Gasentladungslampe mit kapazitiven Elektroden wird mittels eines dielektrischen Materials mit einer hohen Dielektrizitätskonstante ε>100 (bevorzugt ε>2000) bei einer Betriebsfrequenz von weniger als 120 Hz betrieben. Die äußere Spannung muß dabei zwischen 500 V und 10000 V liegen. Daher kann eine solche kapazitive Gasentladungslampe nicht am Stromnetz für Privathaushalte mit 230 V und 50 Hz betrieben werden, sondern ist eine Schaltung mit einer Treiberelektronik notwendig.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Gasentladungslampe mit wenigstens einer kapazitiven Einkoppelstruktur zu schaffen, die verbesserte Betriebseigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einer erfindungsgemäßen Gasentladungslampe dadurch gelöst, daß ein Dielektrikum mit einer dielektrischen Sättigungspolarisation P und mit einer wirksamen Oberfläche A zur Bildung der kapazitiven Einkoppelstruktur vorgesehen ist, wobei das Produkt aus P·A > 10-5 C beträgt. Die Gasentladungslampe besteht in bekannter Weise aus einem transparenten Entladungsgefäß mit einem üblichen Füllgas (zum Beispiel für Niederdruck-Gasentladungslampen ein Edelgas oder ein Edelgas mit Quecksilber). Das Entladungsgefäß enthält mindestens zwei räumlich voneinander getrennte Elektroden oder Einkoppelstrukturen, von denen mindestens eine als kapazitive Einkoppelstruktur ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße kapazitive Einkoppelstruktur kann beispielsweise auch mit einer metallischen Elektrode kombiniert werden. Das Dielektrikum der kapazitiven Einkoppelstruktur kann aus einer oder mehreren Schichten bestehen. Dabei wird jeweils ein Material verwendet, dessen dielektrische Sättigungspolarisation P und dessen wirksame Oberfläche A (d.h. im Kontakt zum Plasma im Entladungsgefäß und zum elektrischen Kontakt) so groß sind, daß ihr Produkt P·A > 10-5 C beträgt. Es kann dann maximal die elektrische Ladung Q=2 P·A in einer Periode transportiert werden. Dabei gilt, daß einerseits die Maximalladung Q so hoch gewählt sein muß, daß bei einer Betriebsfrequenz f der mittlere Strom Q·f fließen kann, andererseits die Lampe durch die Maximalladung geeignet ballastiert ist. Für das Dielektrikum der kapazitiven Einkoppelstruktur eignen sich bevorzugt Materialien mit einer Sättigungspolarisation P>10-5 C/cm2 und einer wirksamen Oberfläche A von ungefähr 10 cm2. Selbstverständlich ist eine Vielzahl von weiteren Einkoppelstrukturen denkbar, ohne den Schutzbereich des Anspruchs zu verlassen, die durch geeignete Wahl einer Kombination aus Materialeigenschaft und Geometrie des Dielektrikums die erfindungsgemäße Eigenschaft besitzen.
Eine solche Lampe kann insbesondere ohne eine Schaltung mit einer Treiberelektronik am Stromnetz für Privathaushalte (z.B. 230V/50Hz) betrieben werden. Bevorzugte Ausgestalrungen der Gasentladungslampe sind den weiteren Ansprüchen und der Beschreibung zu entnehmen.
Im folgenden sollen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen
Figur 1:
eine schematische Darstellung einer ersten möglichen Ausführungsform einer Gasentladungslampe gemäß der Erfindung,
Figur 2:
eine weitere denkbare Ausführungsform der Gasentladungslampe und
Figur 3:
eine dritte Ausführungsform.
Alle Ausführungsbeispiele verwenden als dielektrisches Basismaterial einen dielektrischen Feststoff, der die erfindungsgemäßen Eigenschaften besitzt. Vorzugsweise wird als Material für das Dielektrikum der kapazitiven Einkoppelstrukturen Ba(Ti0,9Zr0,1)O3 verwendet, das mit einer kleinen Menge Mn Akzeptor-dotiert ist. Die permanenten internen elektrischen Dipole besitzen etwa eine Sättigungspolarisation von P=1,5·10-5 C/cm2. Die Koerzitivfeldstärke beträgt EC≅60 V/mm. Damit wird bei allen Ausführungsbeispielen für die kapazitiven Einkoppelstrukturen ein Produkt aus Sättigungspolarisation P und wirksamer Oberfläche A mit P·A>10-5 C und ein Produkt aus Koerzitivfeldstärke Ec und wirksamer Dicke des Dielektrikums d von Ec·d<200 V erreicht. Die Gasentladungslampen können somit ohne zusätzliche Treiberelektronik direkt am Netz für Privathaushalte betrieben werden. Die Wahl des dielektrischen Materials ist jedoch nicht auf das obengenannte Material beschränkt. Ebensogut können alle anderen dielektrischen Materialien, vorzugsweise Paraelektrika, Ferro- und Antiferroelektrika verwendet werden, deren Produkt aus Sättigungspolarisation P und wirksamer Oberfläche A die Bedingung P·A>10-5 C erfüllt.
Das Material für das Dielektrikum muß an der plasmazugewandten Oberfläche leicht Elektronen abgeben. Zur Charakterisierung der Emissionseigenschaften des Dielektrikums dient das Verhältnis zwischen Ionenstrom und Elektronenstrom an der Oberfläche der plasmazugewandten Seite des Dielektrikums. Dieses Verhältnis wird als ioneninduzierter Sekundäremissionskoeffizient γ bezeichnet. Um einen Betrieb bei Netzspannung zu gewährleisten, sollte γ vorteilhafterweise größer als 0,001 sein, da sonst das Plasma nicht zündet. Zwischen dielektrischer Oberfläche und dem lichterzeugenden Teil des Plasma bildet sich eine schmale, etwa 1 mm dicke Plasmagrenzschicht aus. Die in der Plasmagrenzschicht abgegebene Leistung kann hohe Werte annehmen und reduziert signifikant die Effizienz (Lumen pro Watt) der Lampe. Ein hoher Sekundäremissionskoeffizient γ führt dazu, diesen Leistungsanteil zu verringern und die Effizienz der Lampe zu steigern. Daher eignen sich solche Materialien für das Dielektrikum in besonderer Weise, bei denen sich während des Betriebs der Lampe zusätzliche Elektronen an der plasmazugewandten Oberfläche anlagern, und die zu einem Sekundäremissionskoeffizienten γ>0,01 führen.
Bei allen denkbaren Ausführungsformen der Gasentladungslampe kann eine Verbesserung der Effizienz oder eine Verringerung der elektromagnetischen Störabstrahlung dadurch erzielt werden, das Druck und Füllgas für die Lampe so gewählt werden, daß die Einkoppelstrukturen in einem abnormalen Glimmodus betrieben werden. Damit verleiht der Kathodenfallbereich der gesamten Gasentladungslampe eine positive U/I-Kennlinie.
In der Figur 1 ist eine kapazitive Gasentladungslampe mit einem Glasrohr 1 dargestellt, das als Gasentladungsgefäß dient. Das von innen phosphorbeschichtete Glasrohr 1 besitzt einen Innendurchmesser von 50 mm und ist mit 5 mbar Ar und 5 mg Hg gefüllt. An beiden Seiten des Glasrohres 1 ist jeweils eine dielektrische kapazitive Einkoppelstruktur bestehend aus einer scheibenförmigen dielektrischen Schicht 2 und einer elektrisch leitfähigen Schicht 3 angebracht. Die dielektrische Schicht 2 wird durch eine Scheibe mit einem Durchmesser von 5 cm und einer Dicke von 0,5 mm gebildet, die aus Ba(Ti0,9Zr0,1)O3 besteht, das mit einer kleinen Menge Mn Akzeptor-dotiert ist. Die dielektrische Scheibe 2 wird mittels eines Lötverfahrens am Gasentladungsgefäß 1 befestigt, so daß eine vakuumdichte Verbindung entsteht. Die elektrisch leitfähige Schicht 3 wird durch Aufbringen einer Silberpaste realisiert, so daß ein elektrischer Kontakt für den Anschluß an ein externes Stromnetz 4 zur Verfügung steht. Als externes Stromnetz 4 dient in diesem Ausführungsbeispiel das Netz für Privathaushalte mit 230 V und 50 Hz. Beim Einschalten der Netzspannung zündet die Gasentladung der Lampe und es bildet sich eine stationäre Gasentladung aus. Elektronen gelangen auf die Oberfläche des Dielektrikums und bleiben dort haften. Die im Betrieb der Lampe entstehende Aufladung des Dielektrikums (2) führt zu einem elektrischen Feld zwischen den dielektrischen Einkoppelstrukturen (2), das eine vereinfachte Wiederzündung in der nächsten Halbphase der Wechselspannungsversorgung (nach Stromumkehr) und eine Erhöhung des ioneninduzierten Sekundäremissionskoeffizienten γ zur Folge hat. Dadurch wird die Kathodenfallregion (Dunkelzone in der Nähe der Einkoppelstruktur, in der kein Licht erzeugt wird) verkleinert und damit die Effizienz der Gasentladungslampe erhöht.
In der Figur 2 ist eine Lampe mit einem Glasrohr 5 als Gasentladungsgefäß dargestellt, das einen kleineren Innendurchmesser aufweist. Der Innendurchmesser beträgt nur 9 mm bei einer Füllung des innen phosphorbeschichteten Glasrohres 5 mit 15 mbar Ar und 5 mg Hg. An beiden Enden des Glasrohres 5 ist wieder jeweils eine dielektrische Einkoppelstruktur bestehend aus einer scheibenförmigen dielektrischen Schicht 2 und einer elektrisch leitfähigen Schicht 3 angebracht. Die dielektrische Schicht 2 wird auch hier durch eine Scheibe mit einem Durchmesser von 5 cm und einer Dicke von 0,5 mm aus Ba(Ti0,9Zr0,1)O3 gebildet, das mit einer kleinen Menge Mn Akzeptor-dotiert ist. Die dielektrische Scheibe 2 ist mit dem Glasrohr 5 unter Verwendung einer Glaslottechnik vakuumdicht verbunden. Die elektrisch leitfähige Schicht 3 wird durch Aufbringen einer Silberpaste realisiert, so daß ein elektrischer Kontakt für den Anschluß an ein externes Stromnetz 4 zur Verfügung steht. Als externes Stromnetz 4 soll auch in diesem Ausführungsbeispiel das Netz für Privarhaushalte mit 230 V und 50 Hz verwendet werden. Diese Ausführungsform der Lampe bietet aufgrund des kleineren Innendurchmessers eine erhöhte Effizienz, da sich in diesem Fall die positive Säule der Gasentladung und die Elektroden- und Kathodenfallregion jeweils getrennt optimieren lassen.
Die in der Figur 3 dargestellte Ausführungsform der Lampe besitzt ein Entladungsgefäß, das aus einem gebogenen Glasrohr 6 besteht. Das innen phosphorbeschichtete Glasrohr 6 hat einen Innendurchmesser von 9 mm und ist mit 15 mbar Ar und 5 mg Hg gefüllt. Die dielektrische Einkoppelstruktur an beiden Enden wird jeweils von einem zylinderförmigen Rohr 7 aus dem dielektrischen Material (speziell dotiertes BaTiO3) gebildet. Der dielektrische Zylinder 7 hat einen Außendurchmesser von 10 mm bei einer Wanddicke von 0,5 mm und einer Länge von 60 mm. Das Glasrohr 6 wird durch eine scheibenförmige, dielektrische Kappe 8 mittels eines Lötverfahrens vakuumdicht mit dem Glasrohr verschlossen. Auf dem dielektrischen Zylinder 7 ist eine Schicht Leitsilber aufgebracht, so daß eine elektrische Kontaktierung möglich ist. Mittels dieser Kontaktierung wird die Lampe mit einem externen Stromnetz 4 (230 V, 50 Hz) verbunden. Diese Gasentladungslampe bietet bei einer deutlich kompakteren Bauart und höherer mechanischer Stabilität ebenfalls eine sehr gute lichttechnische Effizienz. Natürlich sind auch andere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe denkbar, insbesondere bei der Ausgestaltung des Entladungsgefäßes oder der Wahl der verwendeten dielektrischen und elektrisch leitfähigen Materialien für die Einkoppelstrukturen (z.B. zur Erfüllung bestimmter Anforderungen an die Form der Lampe oder produktionstechnischer Vorgaben). Weiterhin ist offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf Lampen beschränkt ist, deren elektromagnetische Abstrahlung auf den sichtbaren Spektralbereich begrenzt ist.

Claims (9)

  1. Gasentladungslampe mit wenigstens einer kapazitiven Einkoppelstruktur (2),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Dielektrikum (2) mit einer dielektrischen Sättigungspolarisation P und mit einer wirksamen Oberfläche A zur Bildung der kapazitiven Einkoppelstruktur (2) vorgesehen ist, wobei das Produkt aus P·A > 10-5 C beträgt.
  2. Gasentladungslampe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Dielektrikum (2) mit einer Koerzitivfeldstärke EC und einer wirksamen Dicke d zur Bildung der kapazitiven Einkoppelstruktur (2) vorgesehen ist, wobei das Produkt aus EC.d<200V beträgt.
  3. Gasentladungslampe nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Dielektrikum (2) mit einer elektrischen Durchbruchfeldstärke Ebd zur Bildung der kapazitiven Einkoppelstruktur (2) vorgesehen ist, wobei das Produkt aus Ebd·d<200V beträgt.
  4. Gasentladungslampe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Dielektrikum (2) aus einem paraelektrischen, ferroelektrischen oder antiferroelektrischen Feststoff besteht.
  5. Gasentladungslampe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Dielektrikum (2) aus Ba(Ti1-xZrx)O3 mit Akzeptor-Dotierungen besteht.
  6. Gasentladungslampe nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Gehalt an Zirkon x=0,10 beträgt.
  7. Gasentladungslampe nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Dotierung mit Mn3+ die Akzeptor-Dotierung bildet.
  8. Gasentladungslampe nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Dielektrikum (2) eine wirksame Oberfläche A>0,5cm2 besitzt.
  9. Gasentladungslampe nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Dielektrikum (2) eine wirksame Dicke d<5mm besitzt.
EP00201148A 1999-04-07 2000-03-28 Gasentladungslampe Expired - Lifetime EP1043757B1 (de)

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DE19915617A DE19915617A1 (de) 1999-04-07 1999-04-07 Gasentladungslampe
DE19915617 1999-04-07

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Publication Number Publication Date
EP1043757A1 true EP1043757A1 (de) 2000-10-11
EP1043757B1 EP1043757B1 (de) 2005-10-05

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EP00201148A Expired - Lifetime EP1043757B1 (de) 1999-04-07 2000-03-28 Gasentladungslampe

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US (1) US6465955B1 (de)
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DE (2) DE19915617A1 (de)

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