EP1232514B1 - Dielektrische barriere-entladungslampe - Google Patents

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EP1232514B1
EP1232514B1 EP01967060A EP01967060A EP1232514B1 EP 1232514 B1 EP1232514 B1 EP 1232514B1 EP 01967060 A EP01967060 A EP 01967060A EP 01967060 A EP01967060 A EP 01967060A EP 1232514 B1 EP1232514 B1 EP 1232514B1
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EP
European Patent Office
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closure element
discharge tube
discharge
disk
discharge lamp
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01967060A
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English (en)
French (fr)
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EP1232514A1 (de
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Werner Berlinghof
Rolf Bäuerle
Gerhard DÖLL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1232514B1 publication Critical patent/EP1232514B1/de
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    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
    • H01J9/26—Sealing together parts of vessels
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/046—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel
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    • H01J9/26—Sealing together parts of vessels
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    • H01J9/266—Sealing together parts of vessels specially adapted for gas-discharge tubes or lamps specially adapted for gas-discharge lamps
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    • H01J9/40—Closing vessels

Definitions

  • the invention relates to a dielectric barrier discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • dielectric electrodes it is a discharge lamp in which either the electrodes of one polarity or all the electrodes, ie both polarity, are separated from the discharge by means of a dielectric layer (so-called single-sided or double-sided dielectrically impeded discharge). Such electrodes are also referred to below as “dielectric electrodes".
  • the polarity of the electrodes can also change during operation, ie each electrode alternately acts as an anode or cathode. However, it is then advantageous if all the electrodes have a dielectric barrier. For more details, see the font EP 0 733 266 B1 in which a particularly preferred mode of operation for dielectric barrier discharge lamps is described.
  • the dielectric layer mentioned above may be formed by the wall of the discharge vessel itself by arranging the electrodes outside the discharge vessel, for instance on the outer wall.
  • the dielectric layer can also be realized in the form of an at least partial cladding or coating of at least one electrode arranged inside the discharge vessel-also referred to below as an inner electrode for short. This has the advantage that the thickness of the dielectric layer can be optimized for the discharge properties.
  • internal electrodes require gas-tight current feedthroughs. This requires additional manufacturing steps.
  • OA O ffice A utomation
  • signal lighting such as brake and direction indicator lights in automobiles
  • auxiliary lighting eg the interior lighting of automobiles
  • displays eg liquid crystal displays, as so-called "edge type backlights”.
  • these lamps usually do not contain mercury. Rather, these lamps are typically filled with inert gas, preferably xenon, or noble gas mixtures.
  • inert gas preferably xenon, or noble gas mixtures.
  • excimers for example Xe 2 *, which emit molecular band radiation with a maximum at about 172 nm are formed inside the discharge vessel. Depending on the application, this VUV radiation is converted into visible light by means of phosphors.
  • a tubular barrier discharge lamp with at least one strip-shaped inner electrode is disclosed.
  • One end of the tubular discharge vessel of the lamp is gas-tightly sealed with a stopper, which is fused by means of glass solder with a part of the inner wall of the discharge vessel.
  • the strip-shaped inner electrode is guided through the glass solder as power supply to the outside.
  • the disadvantage is that a glass solder layer is required as a gas-tight connection means between plug and vessel wall.
  • the discharge tube of the dielectric barrier discharge lamp is closed gas-tight at least at one of its two ends with the aid of a plate-shaped closure element by the or each of the two closure elements disposed at the respective end within the discharge tube and directly with the inner wall of the over its entire circumference Discharge tube is connected in a gastight manner.
  • this gas-tight connection is done by the inner wall and the edge of the plate-shaped closure element are heated to the respective softening temperature.
  • the term "fusing" is also used, which, however, is generalized to mean that the materials of the two elements to be joined need not necessarily be intimately fused together. It is only essential that a gas-tight connection by heating the two elements to be connected to the respective softening point and then bringing them into contact with each other arises, without additional connecting means.
  • the discharge tube is narrowed in the region of the fusion along the entire circumference such that the constriction surrounds the edge of the plate-shaped closure element in an annular manner.
  • plate-shaped closure element is to generalize to the effect that this closure element only has to be suitable for being inserted into the discharge tube and for closing the end of the tube in the described manner. In the simplest case, this is a circular disk. However, other embodiments are also suitable, provided that they have only a circular circumference, for example a cylindrical plug or the like.
  • the method according to the invention for producing this discharge lamp provides for the provision of the plate-shaped closure element, the diameter of which is selected to be slightly smaller than the inner diameter of the discharge tube.
  • This plate-shaped closure element is inserted at an end of the discharge tube to be closed in such a way that initially an annular gap remains, typically in the range of a few hundred micrometers, for example about 100 microns to 300 microns.
  • the suitable gap width results on the one hand from the requirement that the plate-shaped closure element should be able to be inserted as well as possible into the discharge tube.
  • the gap at the end of the production of the discharge vessel must also be closed gas-tight again. In this respect, it is advantageous if the gap is not excessively wide, otherwise the constriction is correspondingly deep.
  • both the plate-shaped closure element and the end of the discharge tube pre-heat both the plate-shaped closure element and the end of the discharge tube to be closed beforehand. Subsequently, the closure element and the discharge tube in the region of the closure element is heated to the softening temperature. Upon reaching the softening temperature, the discharge tube is finally narrowed so that the entire The edge of the closure element with the discharge tube wall in the region of the constriction connects gas-tight.
  • a radial depth of the narrowing of a few tenths of a millimeter typically in the range of about 0.1 mm to 1 mm, preferably between 0.2 mm and 0.8 mm, particularly preferably between 0.4 mm and 0.6 mm, for example 0.5 mm, has been found to be sufficient.
  • the same type of glass is used for the discharge tube and the plate-shaped closure element. Due to the coefficients of expansion which are consequently likewise the same, the stresses are smaller than when using an additional connecting means as in the prior art. In fact, there is the risk of unavoidable stresses due to the different coefficients of expansion between connecting means, e.g. Glass solder, and the discharge tube, e.g. from soda-lime glass, correspondingly high.
  • connecting means e.g. Glass solder
  • the discharge tube e.g. from soda-lime glass
  • the thermal stresses usually generated during fusion can be reduced by subsequent tempering.
  • the glass fusion and subsequent annealing can be carried out relatively quickly, since the components to be fused can be heated directly, in contrast to the prior art where first the binder expelled from the sintered parts or glass frits must be melted.
  • the glass fusion according to the invention is cheaper because the additional connecting means is eliminated.
  • the side of the plate-shaped closure element facing the interior of the discharge vessel is covered with a reflective layer, eg TiO 2 , Al 2 O 3 or an interference layer.
  • a reflective layer eg TiO 2 , Al 2 O 3 or an interference layer.
  • the plate-shaped closure element with an opening and a molded-on this opening pump tube.
  • the lamp can be evacuated or filled in the production by means of this pump tube.
  • the pump tube can be dispensed with this opening and the pump tube, namely, if the lamp is made in an evacuable chamber, such as a vacuum oven.
  • a preferred embodiment of the dielectric barrier discharge lamp according to the invention uses the internal electrodes already mentioned in the introduction.
  • at least one electrode is arranged on the inner wall of the discharge tube and guided in the region of the constriction through the connection between the inner wall and closure element through gas-tight to the outside.
  • the discharge tube protrudes slightly beyond the restriction to provide a contact surface for the connector of the internal electrodes.
  • the constriction is exactly in the area of the plate-shaped closure element. More precisely the axial extent of the constriction should be limited essentially to the axial extent of the plate-like closure element along the inner wall of the discharge tube.
  • the axial extent of the constriction should be limited essentially to the axial extent of the plate-like closure element along the inner wall of the discharge tube.
  • FIGS. 1 to 3 serve to illustrate the method for producing the dielectric barrier discharge lamp according to the invention.
  • FIG. 1 shows a discharge tube 1 made of soda lime glass, which is initially open at a first end 2, but already closed at the other end 3 by means of a blunt fusion 4.
  • FIGS. 2a, 2b show the open end 2 of the discharge tube 1 in a schematic longitudinal section or cross-sectional view along the line AA.
  • the inner wall of the discharge tube 1 is already provided with two diametrically arranged line-shaped inner electrodes 5a, 5b made of silver, which are covered with a dielectric barrier 6a, 6b made of glass.
  • a plate-shaped closure element 7 is already arranged centrally in the open end 2 of the discharge tube 1.
  • the outer diameter of the plate-shaped closure element 7 is slightly smaller than the inner diameter minus the thickness of the two inner electrodes 5a, 5b including their barriers 6a, 6b, so that over the entire circumference a small gap 11 of about 100 .mu.m to 300 .mu.m remains.
  • the closure element 7 has a central bore 8, to which a pumping tube 9 is integrally formed.
  • FIG. 3 shows similar to the FIG. 2a the open end 2 of the discharge tube 1 in a schematic longitudinal section, but after the merger of the edge of the plate-shaped closure member 7 with the opposite part of the inner wall of the discharge tube 1.
  • the actual merger is in FIG. 3 not recognizable, because the longitudinal section along the electrodes 5a, 5b and the barriers 6a, 6b goes.
  • Well recognizable, however, is the around the edge or more precisely the peripheral surface of the plate-shaped closure member 7 around constriction 10. Die Depth of constriction is approx. 0.5 mm.
  • the FIG. 4 shows the suitable for a stress-free fusion temporal temperature course within a furnace (not shown) in the manufacture of the lamp according to the invention.
  • the temperature for about 10 seconds (s) is kept constant.
  • the tempering follows, during which the temperature is cooled approximately exponentially to a temperature of about 370 ° C within a period of about 110 s.
  • this process is also referred to as rolling - begins shortly before reaching the holding temperature of about 640 ° C. and typically lasts about 10 s.
  • the finished lamp 13 represents. Same features as in the previous representations are provided with the same reference numerals. The two internal electrodes and the associated dielectric barriers are not recognizable in this illustration. After filling the discharge tube 1 via the pump tube 9, the latter is melted off to a pump tip 14. Thereafter, the lamp can be capped if necessary.

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine dielektrische Barriere-Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es handelt sich dabei um eine Entladungslampe, bei der entweder die Elektroden einer Polarität oder alle Elektroden, d.h. beiderlei Polarität, mittels einer dielektrischen Schicht von der Entladung getrennt sind (sogenannte einseitig bzw. zweiseitig dielektrisch behinderte Entladung). Derartige Elektroden werden im folgenden auch verkürzend als "dielektrische Elektroden" bezeichnet. Die Polarität der Elektroden kann dabei im Betrieb durchaus auch wechseln, d.h. jede Elektrode fungiert abwechselnd als Anode bzw. Kathode. Dann ist es allerdings vorteilhaft, wenn sämtliche Elektroden eine dielektrische Behinderung aufweisen. Für weitere Details sei auf die Schrift EP 0 733 266 B1 verwiesen, in der eine besonders bevorzugte Betriebsweise für dielektrische Barriere-Entladungslampen beschrieben ist.
  • Die eingangs erwähnte dielektrische Schicht kann durch die Wand des Entladungsgefäßes selbst gebildet sein, indem die Elektroden außerhalb des Entladungsgefäßes, etwa auf der Außenwand, angeordnet sind. Andererseits kann die dielektrische Schicht auch in Gestalt einer zumindest teilweisen Umhüllung oder Beschichtung mindestens einer innerhalb des Entladungsgefäßes angeordneten Elektrode - im Folgenden auch verkürzend als Innenelektrode bezeichnet - realisiert sein. Das hat den Vorteil, dass die Dicke der dielektrischen Schicht auf die Entladungseigenschaften hin optimiert werden kann. Allerdings erfordern Innenelektroden gasdichte Stromdurchführungen. Dadurch sind zusätzliche Fertigungsschritte erforderlich.
  • Lampen der gattungsgemäßen Art werden insbesondere in Geräten für die Büroautomation (OA = Office Automation), z.B. Farbkopierer und -scanner, für die Signalbeleuchtung, z.B. als Brems- und Richtungsanzeigelicht in Automobilen, für die Hilfsbeleuchtung, z.B. der Innenbeleuchtung von Automobilen, sowie für die Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen, z.B. Flüssigkristallanzeigen, als sogenannte "Edge Type Backlights" eingesetzt.
  • In diesen technischen Anwendungsfeldern sind sowohl besonders kurze Anlaufphasen, aber auch möglichst temperaturunabhängige Lichtströme erforderlich. Deshalb enthalten diese Lampen üblicherweise kein Quecksilber. Vielmehr sind diese Lampen typischerweise mit Edelgas, vorzugsweise Xenon, bzw. Edelgasmischungen gefüllt. Während des Lampenbetriebs entstehen innerhalb des Entladungsgefäßes insbesondere Excimere, beispielsweise Xe2*, welche eine Molekülbandenstrahlung mit einem Maximum bei ca. 172 nm emittieren. Je nach Anwendung wird diese VUV-Strahlung mittels Leuchtstoffe in sichtbares Licht umgewandelt.
    • Stand der Technik
  • In der Schrift WO98/49712 ist eine rohrförmige Barriere-Entladungslampe mit zumindest einer streifenförmigen Innenelektrode offenbart. Ein Ende des rohrförmigen Entladungsgefäßes der Lampe ist mit einem Stopfen gasdicht verschlossen, der mittels Glaslot mit einem Teil der Innenwand des Entladungsgefäßes verschmolzen ist. Die streifenförmige Innenelektrode ist durch das Glaslot hindurch als Stromzuführung nach außen geführt. Nachteilig ist, dass zwischen Stopfen und Gefäßwand eine Glaslotschicht als gasdichtes Verbindungsmittel erforderlich ist.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den vorgenannten Nachteil zu vermeiden und eine dielektrische Barriere-Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer verbesserten, verbindungsmittelfreien Verschlusstechnik bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Lampe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Ferner wird Schutz für ein Verfahren zu Herstellung dieser Lampe gemäß den Merkmalen des Verfahrensanspruchs beansprucht.
  • Erfindungsgemäß ist das Entladungsrohr der dielektrischen Barriere-Entladungslampe zumindest an einem seiner beiden Enden mit Hilfe eines tellerförmigen Verschlusselements verbindungsmittelfrei gasdicht verschlossen, indem das bzw. jedes der beiden Verschlusselemente an dem jeweiligen Ende innerhalb des Entladungsrohres angeordnet und über seinen gesamten Umfang unmittelbar mit der Innenwand des Entladungsrohres gasdicht verbunden ist. Wie weiter unten detailliert ausgeführt ist, geschieht dieses gasdichte Verbinden, indem die Innenwand und der Rand des tellerförmigen Verschlusselements bis zur jeweiligen Erweichungstemperatur erwärmt werden. Dafür wird der Kürze wegen auch der Begriff "Verschmelzen" verwendet, der allerdings dahingehend verallgemeinert zu verstehen ist, dass die Materialien der beiden zu verbindenden Elemente nicht unbedingt innig miteinander verschmolzen sein müssen. Wesentlich ist nur, dass eine gasdichte Verbindung durch Erwärmen der beiden zu verbindenden Elemente bis zum jeweiligen Erweichungspunkt und anschließendes miteinander in Kontakt bringen derselben entsteht, ohne zusätzliches Verbindungsmittel.
  • Außerdem ist das Entladungsrohr im Bereich der Verschmelzung entlang des gesamten Umfangs derart verengt, dass die Verengung den Rand des tellerförmigen Verschlusselements ringförmig umgibt. Der Begriff "tellerförmiges Verschlusselement" ist dabei dahingehend verallgemeinert zu verstehen, dass dieses Verschlusselement lediglich dazu geeignet sein muss, in das Entladungsrohr eingeschoben zu werden und das Ende des Rohres in der beschriebenen Weise verschließen zu können. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um eine kreisförmige Scheibe. Geeignet sind aber auch andere Ausgestaltungen sofern sie nur einen kreisförmigen Umfang aufweisen, beispielsweise ein zylinderförmiger Stopfen o.ä..
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung dieser Entladungslampe sieht das Bereitstellen des tellerförmigen Verschlusselements vor, wobei dessen Durchmesser geringfügig kleiner gewählt wird als der Innendurchmesser des Entladungsrohrs. Dieses tellerförmige Verschlusselement wird an einem zu verschließenden Ende des Entladungsrohrs derart eingeführt, dass zunächst ein ringförmiger Spalt verbleibt, typisch im Bereich von einigen Hundert Mikrometern, beispielsweise ca. 100 µm bis 300 µm. Die geeignete Spaltweite ergibt sich einerseits aus der Anforderung, dass das tellerförmige Verschlusselement möglichst gut in das Entladungsrohr einführbar sein soll. Andererseits muss der Spalt am Ende der Herstellung des Entladungsgefäßes auch wieder gasdicht geschlossen werden. Insofern ist es vorteilhaft, wenn der Spalt nicht übermäßig weit ist, da ansonsten die Verengung entsprechend tief auszuführen ist. Vorteilhaft ist es außerdem, zuvor sowohl das tellerförmige Verschlusselement als auch das zu verschließenden Ende des Entladungsrohrs vorzuheizen. Anschließend wird das Verschlusselement und das Entladungsrohr im Bereich des Verschlusselements bis zur Erweichungstemperatur erwärmt. Bei Erreichen der Erweichungstemperatur wird das Entladungsrohr schließlich derart verengt, dass sich der gesamte Rand des Verschlusselements mit der Entladungsrohrwand im Bereich der Verengung gasdicht verbindet.
  • Zum Zwecke der Verengung wird beispielsweise mittels einer Rolle aus hochschmelzendem Material, z.B. einer Graphitrolle, der erweichte Teil der Wand des Entladungsrohrs auf den Rand des Verschlusselements gedrückt, wobei die Rolle bezüglich des Umfangs des Entladungsrohres rotiert. Bei den oben genannten typischen Spaltweiten hat sich eine radiale Tiefe der Verengung von einigen Zehntel Millimeter, typisch im Bereich von ca. 0,1 mm bis 1 mm, bevorzugt zwischen 0,2 mm und 0,8 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,4 mm und 0,6 mm, beispielsweise 0,5 mm, als ausreichend erwiesen.
  • Bevorzugt wird für das Entladungsrohr und das tellerförmige Verschlusselement die gleiche Glassorte verwendet. Aufgrund der folglich ebenfalls gleichen Ausdehnungskoeffizienten sind die Spannungen kleiner als bei Verwendung eines zusätzlichen Verbindungsmittels wie im Stand der Technik. Dort ist nämlich die Gefahr unvermeidbarer Spannungen aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen Verbindungsmittel, z.B. Glaslot, und dem Entladungsrohr, z.B. aus Natronkalkglas, entsprechend hoch.
  • Die beim Verschmelzen üblicherweise entstehenden Wärmespannungen können durch nachträgliches Tempern abgebaut werden.
  • Die Glasverschmelzung und nachfolgende Temperung können relativ schnell durchgeführt werden, da die zu verschmelzenden Komponenten direkt erwärmt werden können, im Unterschied zum Stand der Technik wo zuerst der Binder aus den Sinterteilen ausgetrieben oder Glasfritten aufgeschmolzen werden müssen.
  • Außerdem ist die erfindungsgemäße Glasverschmelzung billiger, da das zusätzliche Verbindungsmittel entfällt.
  • In einer bevorzugten Variante ist die dem Innern des Entladungsgefäßes zugewandte Seite des tellerförmigen Verschlusselements mit einer reflektierenden Schicht, z.B. TiO2, Al2O3 oder einer Interferenzschicht belegt. Dadurch wird das ansonsten aus der Stirnseite des Entladungsgefäßes austretende Licht zurückreflektiert und so die Leuchtdichte im Randbereich erhöht, was wegen des ansonsten in Richtung zu den Lampenenden hin üblichen Leuchtdichteabfalls ausdrücklich erwünscht ist.
  • Außerdem kann es vorteilhaft sein, das tellerförmige Verschlusselement mit einer Öffnung und einem an diese Öffnung angeformten Pumprohr zu versehen. Auf diese Weise kann die Lampe bei der Herstellung mit Hilfe dieses Pumprohrs evakuiert bzw. befüllt werden. Alternativ kann aber auch auf diese Öffnung und das Pumprohr verzichtet werden, wenn nämlich die Lampe in einer evakuierbaren Kammer, beispielsweise einem Vakuumofen hergestellt wird.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen dielektrischen Barriere-Entladungslampe verwendet die bereits eingangs erwähnten Innenelektroden. Dabei ist mindestens eine Elektrode auf der Innenwand des Entladungsrohres angeordnet und im Bereich der Verengung durch die Verbindung zwischen Innenwand und Verschlusselement hindurch gasdicht nach außen geführt. Das Entladungsrohr ragt etwas über die Verengung hinaus, um eine Kontaktfläche für den Anschlussteil der Innenelektroden zu bieten. Zwar bewirkt die erfindungsgemäße Verbindung eine gewisse Verdrängung der dielektrischen Barriere und insofern wäre auch eine Störung der Funktion dieser dielektrischen Innenelektrode zu erwarten gewesen. Allerdings hat sich überraschenderweise keine negative Auswirkung der lokalen Deformation der dielektrisch behinderten Innenelektrode auf die dielektrisch behinderte Entladung gezeigt. Voraussetzung hierfür ist aber, dass die Verengung genau im Bereich des tellerförmigen Verschlusselements ist. Genauer gesagt sollte die axiale Ausdehnung der Verengung im wesentlichen auf die axiale Ausdehnung des tellerartigen Verschlusselements entlang der Innenwand des Entladungsrohres beschränkt sein. Die in der unmittelbaren Nähe der Verengung zwangsweise auftretende halbrunde Krümmung der Elektrodenbahn in Richtung zur Entladungsrohrachse bewirkt zwar lokal eine geometrische Verkürzung der Schlagweite. Allerdings wird dadurch offensichtlich das elektrische Feld in dem der Verschmelzung angrenzenden Bereich in der Weise deformiert, dass sich die in der bereits erwähnten WO98/49712 beschriebenen Einzelentladungen von dem tellerförmigen Verschlusselement wegbiegen. Dadurch wird die effektive Schlagweite vergrößert und zusätzlich vermieden, dass sich die Einzelentladungen unerwünscht hauptsächlich entlang des tellerartigen Verschlusselements ausbilden. Für weitere Details wird auf das Ausführungsbeispiel verwiesen.
    • Beschreibung der Zeichnungen
  • Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein einseitig verschlossenes Entladungsrohr,
    Figur 2a
    ein Längsschnitt des unverschlossenen Endes des Entladungsrohrs aus Figur 1 mit eingesetztem Verschlusselement,
    Figur 2b
    ein Querschnitt durch das Entladungsrohr aus Figur 2a entlang der Linie AA,
    Figur 3
    ein Längsschnitt durch das Ende des Entladungsrohrs aus Figur 1 mit eingeschmolzenem Verschlusselement,
    Figur 4
    den zeitlichen Temperaturverlauf innerhalb eines Ofens während der Herstellung der erfindungsgemäßen Barriere-Entladungslampe,
    Figur 5
    ein Ausführungsbeispiel einer fertigen Barriere-Entladungslampe.
  • Die nachfolgenden Figuren 1 bis 3 dienen zur Illustration des Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen dielektrischen Barriere-Entladungslampe.
  • Figur 1 zeigt ein Entladungsrohr 1 aus Natronkalkglas, das an einem ersten Ende 2 zunächst noch offen, an dem anderen Ende 3 aber bereits mittels einer stumpfen Verschmelzung 4 verschlossen ist.
  • Die Figuren 2a, 2b zeigen das offene Ende 2 des Entladungsrohres 1 in einer schematischen Längsschnitt- bzw. Querschnittdarstellung entlang der Linie AA. Die Innenwand des Entladungsrohres 1 ist bereits mit zwei diametral angeordneten linienförmigen Innenelektroden 5a, 5b aus Silber versehen, die mit einer dielektrischen Barriere 6a, 6b aus Glas abgedeckt sind. In dem offenen Ende 2 des Entladungsrohres 1 ist außerdem bereits ein tellerförmiges Verschlusselement 7 zentrisch angeordnet. Der Außendurchmesser des tellerförmigen Verschlusselements 7 ist etwas kleiner als der Innendurchmesser abzüglich der Dicke der beiden Innenelektroden 5a, 5b einschließlich ihrer Barrieren 6a, 6b, so dass über den gesamten Umfang ein kleiner Spalt 11 von ca. 100 µm bis 300 µm verbleibt. Das Verschlusselement 7 weist eine zentrische Bohrung 8 auf, an die ein Pumprohr 9 integral angeformt ist.
  • Die Figur 3 zeigt ähnlich wie die Figur 2a das offene Ende 2 des Entladungsrohres 1 in einer schematischen Längsschnittdarstellung, allerdings nach der Verschmelzung des Randes des tellerförmigen Verschlusselements 7 mit dem gegenüberliegenden Teil der Innenwand des Entladungsrohres 1. Die eigentliche Verschmelzung ist in Figur 3 nicht erkennbar, weil der Längsschnitt entlang der Elektroden 5a, 5b bzw. der Barrieren 6a, 6b geht. Gut erkennbar ist aber die um den Rand oder genauer gesagt die Umfangsfläche des tellerförmigen Verschlusselements 7 herumführende Verengung 10. Die Tiefe der Verengung beträgt ca. 0,5 mm. Erkennbar ist auch die leichte Quetschung der beiden Barrieren 6a, 6b im Bereich der Verengung 10 sowie die halbrunde Krümmung 12a, 12b der Elektroden 5a, 5b in dem unmittelbarer an die Verengung 10 angrenzenden Bereich innerhalb des Entladungsraumes.
  • Die Figur 4 zeigt den für eine spannungsfreie Verschmelzung geeigneten zeitlichen Temperaturverlauf innerhalb eines Ofens (nicht dargestellt) bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Lampe. Nach der ca. 50 Sekunden dauernden im wesentlichen linearen Aufheizphase auf eine Temperatur von ca. 640°C wird die Temperatur für ca. 10 Sekunden (s) konstant gehalten. Danach schließt sich die Temperung an, während der die Temperatur innerhalb einer Zeitspanne von ca. 110 s näherungsweise exponentiell auf eine Temperatur von ca. 370°C abgekühlt wird. Die in Figur 3 dargestellte Verschmelzung zwischen tellerförmigem Verschlussteil7 und der angrenzenden Innenwand des Entladungsrohres 1 mit Hilfe lokaler Erwärmung bis zum Erweichungspunkt der zu verschmelzenden Komponenten und der anschließenden Verengung 10 - dieser Vorgang wird auch als Einrollung bezeichnet - beginnt kurz vor dem Erreichen der Haltetemperatur von ca. 640°C und dauert typisch ca. 10 s.
  • Im Folgenden wird zusätzlich auf die Figur 5 Bezug genommen, die die fertige Lampe 13 darstellt. Gleiche Merkmale wie in den vorrangegangenen Darstellungen sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die beiden Innenelektroden und die zugehörigen dielektrischen Barrieren sind in dieser Darstellung nicht erkennbar. Nach dem Befüllen des Entladungsrohres 1 über das Pumprohr 9 wird letzteres zu einer Pumpspitze 14 abgeschmolzen. Danach kann die Lampe bei Bedarf gesockelt werden.

Claims (11)

  1. Dielektrische Barriere-Entladungslampe (13) mit einem geschlossenen rohrförmigen Entladungsgefäß (1, 4, 7) und mit länglichen Elektroden (5a; 5b), wobei das Entladungsgefäß (1, 4, 7) aus einem an seinen beiden Enden verschlossenen Entladungsrohr (1) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ende des Entladungsrohres (1) mit Hilfe eines tellerförmigen Verschlusselements (7) verbindungsmittelfrei gasdicht verschlossen ist, indem das bzw. jedes Verschlusselement (7) an dem jeweiligen Ende (2) innerhalb des Entladungsrohres (1) angeordnet und über seinen gesamten Umfang unmittelbar mit der Innenwand des Entladungsrohres (1) gasdicht verbunden ist, wobei das Entladungsrohr (1) im Bereich der Verbindung entlang des gesamten Umfangs verengt ist derart, dass die Verengung (10) den Rand des tellerförmigen Verschlusselements (7) ringförmig umfasst.
  2. Entladungslampe nach Anspruch 1, wobei die axiale Ausdehnung der Verengung (10) im wesentlichen auf die axiale Ausdehnung des tellerartigen Verschlusselements (7) entlang der Innenwand des Entladungsrohres beschränkt ist.
  3. Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die radiale Tiefe der Verengung (10) im Bereich von ca. 0,1 mm bis 1 mm, bevorzugt zwischen 0,2 mm und 0,8 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,4 mm und 0,6 mm liegt.
  4. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Elektrode (5a; 5b) auf der Innenwand des Entladungsrohres (1) angeordnet und im Bereich der Verengung (10) durch die Verbindung zwischen Innenwand und Verschlusselement (7) hindurch gasdicht nach außen geführt ist.
  5. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das tellerförmige Verschlusselement (7) eine Öffnung (8) aufweist, an die ein Pumprohr (9) angeformt ist.
  6. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die dem Innern des Entladungsgefäßes zugewandte Seite des tellerförmigen Verschlusselements mit einer reflektierenden Schicht belegt ist.
  7. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Entladungsrohr über das Verschlusselement (7) hinausragt.
  8. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Entladungsrohr (1) und das tellerförmige Verschlusselement (7) aus der gleichen Glassorte bestehen.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 mit folgenden Verfahrensschritten:
    • Bereitstellen eines tellerförmigen Verschlusselements (7), dessen Durchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Entladungsrohrs (1),
    • Einführen des tellerförmigen Verschlusselements (7) an einem zu verschließenden Ende (2) des Entladungsrohrs (1) derart, dass ein ringförmiger Spalt verbleibt,
    • Erwärmen des Verschlusselements (7) und des Entladungsrohrs (1) im Bereich des Verschlusselements bis zur Erweichungstemperatur,
    • Verengen des Entladungsrohrs (1) derart, dass der Rand des Verschlusselements (7) mit der Innenwand des Entladungsrohrs (1) im Bereich der Verengung (10) miteinander gasdicht verbunden werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei zum Zwecke der Verengung eine Rolle aus hochschmelzendem Material den erweichten Teil der Wand auf den Rand des Verschlusselements drückt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das tellerförmige Verschlusselement (7) und das zu verschließenden Ende (2) des Entladungsrohrs (1) vor dem Einführen vorgeheizt werden.
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