TW575889B - Dielectric barrier discharge lamp and lighting system having the same lamp - Google Patents

Description

五、發明說明（1) 技_術領域 本發明揭示一種電介質障壁放電燈，及具有此種燈及電 源供給單元之電燈系統。 在本案中之用語，，介電質障壁放電燈，，，涵蓋根據電介質 阻障氣體放電之電磁輻射源。氣體放電所發射之輻射光譜 ’在本案中，包含可見光區域及UV(紫外線）/νυν(真空紫 外線）區域及IR(紅外線）區域。再者，也可提供螢光層來 轉換不可見的輻射成可見的輻射（光）。 放電容器通常充滿稀有氣體，例如，M(xenon)或氣體 混合物。所謂準分子雷射是在氣體放電期間來形成，其較 佳地使用美國第5,604,41 0號中所述脈衝作業方法（pulsed operating method)來作業。準分子雷射是受激勵分子，例 如，在返回一般無鍵接地狀態時（unbonded ground state)，發射電磁輻射。在此情形中之，最大輻射能 量發生在波長爲172nm。 電介質障壁放電燈必須具有至少其一所謂電介質阻障電 極。電介質阻障電極使用電介質障壁來和放電容器之內部 分離。以實例，明確地，如果電極配置在放電容器之外壁 上，則本電介質障壁可以設計爲覆蓋電極之電介質層，或 以燈本身之放電容器來形成。特別是’假如電極安排在放 電容器之外壁時。 因爲電介質障壁，此燈之作業在兩電極間需要時變電壓 (time variable voltage) ’例如正弦波父流電壓或在美國專 利第5,6〇4,41〇號中所述之脈衝電壓。 575889 五、 發明說明 ( 2 ) 在 電 介 質 障 壁 放 電燈之情形中，在第一次點燈或長時間 作 業 中 止 後 點 燈 通 常很困難，尤其在燈長時間儲存在黑暗 環 境 之 後 〇 通 常 大致需要比較正常作業更高之電壓。而 且 在 第 一 次 點 燈 時，經常地發生所未預期的燈絲局部放 電 因 與 美 國 專 利 第5,604,4 1 0號中所述放形式比較時， 則 用 輻 射 之放射 不 夠充足。 置 用 技 術 美 國 專 利 第 6 ，〇97,1 5 5號已發表一種電介質障壁放電燈 ， 具 有 長 形放 電 容 器，及具有配置在放電容器壁內側上沿 著 縱 向 軸 之 長 形 電 介質阻障電極。 依 據 美 國 專 利 第 5，432,3 98號中所述以同軸雙管配置 (coaxial < ioub] [e- tube arrangement)形式之電介質阻障放電 的 局 功 率i 討體( rai diator)。外電極以線網形式（Wire mesh)延 伸在 整 個 外 石 英 管 周圍上。螺旋內電極置入在內石英管內 〇 內 石英 管 之 內 部 充滿具有高電介質常數之冷卻液體，除 了 做 爲 冷 卻 巨 的 之 外，也做爲轉合內電極到內石英管。在 兩 管 間 之 空 間 施 加 AC電壓時，多數放電通道即在電極間 形成放 電 空 間 〇 爲 了在第一次點燈期間，或在長時間作業 中 止 後 來改 善 點 燈 行爲’所提供裝置以放電空間之一點處 的 局 部 場 失 真 或 場 突顯（field prominence)來強迫初始點燈 〇 然 後 在本 情 形 中以所產生UV輻射及局部部放電之 電 荷 載 體 來 強 迫 整 個放電體積之可靠點燈。下文所述是用 於 場 失 真 之 適 當 裝 置：一面凹痕，在內或外管之內，其約 達 到 個 別 其 他 管 之 間隙寬度的一半；電介質材料球，在放 電 空 間 內 9 石 英 滴 (quatz droplet)，熔凝在外石英之內表 -4-

575889 五、 發明說明 ( 3) 面 或內 管 之 外 表面上。 發 明之 槪 述 本發 明 之 的，根據申請專利範圍第一項之前文所 述， 來 提供改· 善丨 黏燈（ignition)行爲之一種電介質阻障放電燈 〇 本目 的 以 電 介質障壁放電燈來獲得，其具有界定縱 軸之 長 形放 電 容 器 、及具有沿著縱軸來配置在放電壁上之 長形 電 介質 阻 障 電 極；其特徵爲：在至少一個參照到縱軸 延伸 的 電氣 導 電 裝 置，僅存在放電容器壁的次區域內，配 置在 放 電器 壁 上 來支援電介質阻障放電之點燈。 而且 所 串 請 專利是一種電燈系統，具有上述電介質 障壁 放 電燈 及 具 有 兩接線端之電源，其可在兩接線端處來 提供 脈 衝電 壓 序列 ，電極連接到兩接線端（pole)。 根據 本 發 明 之電介質障壁放電燈具有至少其一電氣 導電 裝 置用 於 支 援 電介質阻障放電之點燈，其配置在放電 容器 壁 上， 且 僅 參 考縱軸來延伸過放電容器壁之子區域上 〇 根據 習 知技 術之現況來假設-因而不打算調整該理論的 銓 釋··在本裝置及至少其一電介質阻障電極間，尤其是在 沒有本 裝 置 而 電壓更低時，本裝置允許初始點燈。然 後， 這 初始 點 燈 造 成在電介質電極間之實際放電的點燈。 此外 本裝 置 大 幅 地降低在本文開頭所述，非預期燈絲局 部放 電 發生 的 可 能 性。 在較 佳 實 施 :例中，電介質障壁放電燈具有內電極 (inner el ( strode)，因爲根據美國專利第6,〇97，155號 之實 施 例證 明 特 別 有效率。在本例中，電介質阻壁電極是 -5- 以配

575889 五、 發明說明 ( 4； ) 置 在放 電 容 器 壁 內 側 上及 電 介 質 層 所 覆 蓋 之 長 電極來 實 施 〇 電 氣 導 電 裝 置 配 置 在放 電 容 壁 外 側 〇 本 實 施 例 具 有 額 外 之優 點 在於 —、·九 刖 述 電 氣 導 電裝置 可 白 外 側 來 施 加 亦 即 在放電 容 器 製 之 後 〇 在本 例中適 用 爲 電 氣 導 電 裝 置 是 環 形 或部 份 之 環 形 等 ， 尤 其 由 金屬所 製 成 其 次也 可以 圓 管 形 式安 裝 在 長 形放 電 容 器 上 。而且 ， 其 也 可 有助 獲 得 上 述 巨 的之 裝 置 ， 例如 燈 絲 或 緊 繞在放 電 容 器 周 圍 之 彈 簧 來 進 一 步改 善 〇 最 後 5 在某 些 情 況中， 雖 然 要 做 固 定 裝 置 在放 電 容器 壁 上 之 進 一 步 配 置 但是， 原 則 上 裝 置 之 不 同 外形 平 面改良亦 爲 可 能 ， 例 如 長 方形、 圓 形 或 橢 圓 形 之 金 屬 板 〇 當裝 置 以 對 應 的 導 電 塗 層 ，例如 金 屬 焊 接 層 來 實 施 時 此狀況 可 避 免 〇 沿 著 放 電 容 器 之 縱 軸的 裝 置 寬 度 1 通 常 約在 1 mm及數 10mm， 尤其在2 Smm ‘ 及1 5 m m之間 。另- 一方Ϊ S其已證Ε 關 常 足 夠 用 於可 靠 之 點 燈； 另 一 方面 ， 燈 所 發 射 之光仍 然 受 到很小 程 度 遮 光 〇 而 且， 裝 置 最 好 配 置 在放 電 容器之 一 端 處 〇 在本 例 中 田 裝 置重 疊 長 形 電 極 之 — 端 時 ，已證 明 具 有 優 點 〇 數 mm 尤其約1mm 之 .重 :疊 ί處 ;Ε .足 1 ° 然而， 裝 置 也 可 重 疊 長 形 電 極 在其 整 個 寬 度 上 0 在 很 長 之 燈 的 情 形 中， 提 供 兩 個 裝 置 也 可 具 有優點 ， 例 如 燈 之 兩 端 ， 或 其 他數 個 沿 著 燈 軸 分佈 的 裝 置，以 便 確 保 整 個 燈 之 快 速 及均 勻的 點 燈 0 在 進 一 步 較 佳 實 施 例中 燈 在 至 少 其 一 端 處 具有基 座 裝 置 整 合在 基 座 (b ase)內 0 -6 •

575889 五、 發明說明（ 5) 雖 然 電 氣導 電裝 置 也 可在浮 動 電 位， 但是 當 該 裝 置連 接 到地 电 位 ，較 佳地 連 接 到 電 壓 源 的 參考 電位而 該 參 考電 位 可 確 保所界定 之電 壓 條 件係 設 定在 該裝 置與 電 極 之 間時 5 已 證 明 係 較佳的。 爲 了 構 成完 整之 燈 光 系 統 ’ 根 據 本發 明之 電 介 質 障壁 放 電 燈 的 電 極係 連接 到 相 關 電 壓 源 之 接線 端。 裝 置 係 參照 在 電 壓 源 之 接線 端處 的 時 變 電 壓 來 連接 到定 電 位 0 較佳 地 電 壓 源 設 計使 得其 可 在其 接 線 端 處 提供 脈衝 電 壓 序 列。 關 於 此 之 進 一步 細節 參 考 美 國 專 利 第 6,323,600 號 。較佳的 是 設 計 電壓 源使 得 電 壓 源 可 參 考 其平 面電 位來 提 供對 稱 脈 衝 電 壓 序列 ，裝 置 連 接 到平面 電 位。 使用 對 稱 電 壓具 有 優 點 在於沒有非 預 期 之 電 容 性 電 流經 由裝 置 流 到 接地 線 附 圖 之 簡 單說 明 下 文 之 目的在以 範 例 實 施 例 輔 助 來更 詳細 說 明 本 發明 0 其 中 : 第 1 圖 表示 第一 範 例 實 施 例 之 槪 略平 面圖 示 > 及 第 2 圖 表示 第二 範 例 實 施 例 之 槪 略平 面圖 示 0 發 明 之 較 佳實 施例 第 1 圖 表示 管狀 螢 光 燈 1 。此; 基本上包含 :管狀放電 容 器 2 ，由鈉: 耗玻: 璃1 〔soda -li ime glass)戶斤 製成 5 具 有 圓形 橫 剖 面 > 由 兩帶 狀電 極 3(第 二 電 極: 被; 覆蓋 ，因此無法看見） ， 以 平 行 於 管縱 向軸 來 配 置 其 施 加於放 電容 器 2 之 壁內 側 〇 各 內 電 極3 以玻 璃 焊料所 製 成 之 電介 質障 壁 4 來 覆蓋 C 更 進 步 ，放 電容 器 之 壁 內 側 -7 以 螢 光層 來覆 蓋 (因爲示意

575889 五、發明說明（6) 所以未顯示）。 放電谷窃2之弟一晒’以彡而面ί谷接（butt fusion)5來密封 。兩個電極3終端在熔接5前之一短距離A = 8mm處。電 極3以氣密形式經由放電容器2之另一端來導引到外側， 而且在各情形中，在此倂合成外部電源引線6。放電容器 2之第二端以平板形密封元件（在本圖示中未圖示）來密封 。在此端’平板形密封元件之邊緣和放電容器2之縮頸部 (restriction)7來熔接。有關進一步細節，參考德國專利申 請案第1〇〇,48,41〇·7號，其發明內容倂合在本文做參考。 在放電容器2之第一端處，自放電容器2縱軸方向來觀 看，在放電容器2之壁外側上配置是寬度B = 5mm之金屬 環8。而且，金屬8定位使得其覆蓋所面對放電容器2第 一端之電極3端重疊D = 1 mm。在第一圖中淸晰地圖示金 屬環8，目的在更好理解狀況。 根據上述美國專利第5,604,4 1 0號，燈1提供用於脈衝 模態作業。因此，電介質障壁放電燈1之兩外部電源供給 引線6連接到電壓源之二接線端（未圖示）。電壓源設計在 其兩極處提供以參考一平面電位而對稱之脈衝電壓序列。 關於此電壓源是參考美國專利第6,172，467號，其所述內 容在本文倂入參考。金屬環8經連接部9來連接到電壓源 之平面電位。結果，金屬環8作用爲改善點燈行爲之裝置 ’其相較於沒有金屬環時，在長時間作業中止後，明顯只 需較低的點燈電壓。 第2圖所示是第1圖燈之變化例。在本文中，同樣特徵 以相同參考號碼來表示。第1圖之變化例差異在金屬環8推 575889 五、發明說明（7 ) f放電容器2之第二端上，而且配置在縮頸部7上（在此受覆 蓋，因此不能看見）。本變化例之優點，在於連接部9可 引導到燈之第二端處的電壓源，和電極3之供給引線6之 饋線共用（未圖示）。而且，在本變化例中己經證明在本文 開端所述發生非預期燈絲局部放電特別明顯地降低。在本 情形中，沒有強制連接部連接到預定電位（平面或地電位） 。在各情形中，在縮頸部上之金屬環8對電源引線6穿引 入放電容器2內部內之區域的電場。可具有良好的影響。 在開發中，燈提供有和金屬環形成一體之基座（未圖示）。 符號說明 1 管狀螢光燈 2 管狀放電容器 3 帶狀電極 4 電介質障壁 5 端面熔接 6 外部電源引線 7 縮頸部 8 金屬環 9 連接部

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 第9 1 1 1 3 9 1 2號「電介質障壁放電燈和具有此燈之電燈系 統」專利案 (92年10月修正） 六、申請專利範圍： 1. 一種電介質障壁放電燈，具有一長形放電容器（2)來 界定縱軸，及具有長形電介質障壁電極（3 )沿著縱向 軸來配置在該放電容器壁上，其特徵爲··在參考縱 軸來僅延伸過放電容器壁之子區域（B)的至少其一電 氣導電裝置（8)，配置在該放電容器壁上來支援該電 介質障壁放電之點燈。 2. 如申請專利範圍第1項之電介質障壁放電燈，其中 該裝置（8 )是環形（8 )或部份之環形。 3. 如申請專利範圍第1項之電介質障壁放電燈，其中 該裝置是緊密繞捲之燈絲。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電介質障壁 放電燈，其中沿著該縱軸之該裝置（8 )的寬度是在約 1mm及數10mm之間，尤其在3mm及15mm之間。 5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電介質障壁 放電燈，其中該裝置（8)配置在該放電容器（2)之一 端處。 6·如申請專利範圍第5項之電介質障壁放電燈，其中 該裝置（8)重疊該長形電極（3)之一端。 7.如申請專利範圍第6項之電介質障壁放電燈，其中 六、申請專利範圍 該重疊處（D)是數mm，尤其約lmm。 8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電介質障壁 放電燈，其中該燈至少其一端處，具有和該裝置形 成一體之基座。 9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電介質障壁 放電燈，其中該裝置（8 )連接到平面電位（9 )或地電 位。 10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之電介質障壁 放電燈，其中該電介質障壁電極以配置在該放電容 器（2)之壁內側上且被電介質層（4)所覆蓋的長形電 極（3)來實施，而且其中該裝置（8)配置在該放電容 器（2 )之壁外側。 11· 一種電燈系統，具有如申請專利範圍第丨至丨〇項中 任一項特徵之電介質障壁放電燈，及具有可在該兩 接線端處提供脈衝電壓序列之具有該兩接線端的電 壓源，電極連接到該兩接線端。 12·如申請專利範圍第1 1項之電燈系統，其中該裝置連 接到對該脈衝電壓序列不變之電位。 13·如申請專利範圍第1 2項之電燈系統，其中該電壓源 參考平面電位而可提供對稱之脈衝電壓序列，而且 其中該裝置連接到該平面電位。