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EP0992060B1 - Leuchtstofflampe mit auf die geometrische entladungsverteilung abgestimmter leuchtstoffschichtdicke - Google Patents

Leuchtstofflampe mit auf die geometrische entladungsverteilung abgestimmter leuchtstoffschichtdicke Download PDF

Info

Publication number
EP0992060B1
EP0992060B1 EP99945733A EP99945733A EP0992060B1 EP 0992060 B1 EP0992060 B1 EP 0992060B1 EP 99945733 A EP99945733 A EP 99945733A EP 99945733 A EP99945733 A EP 99945733A EP 0992060 B1 EP0992060 B1 EP 0992060B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fluorescent lamp
fluorescent
layer
lamp according
layer thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP99945733A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0992060A1 (de
Inventor
Reinhard Lecheler
Hermann Schweizer
Michael Seibold
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
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Publication of EP0992060A1 publication Critical patent/EP0992060A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0992060B1 publication Critical patent/EP0992060B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/38Devices for influencing the colour or wavelength of the light
    • H01J61/42Devices for influencing the colour or wavelength of the light by transforming the wavelength of the light by luminescence
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04Lamps 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
    • H01J65/042Lamps 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
    • H01J65/046Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel

Definitions

  • the present invention relates to a fluorescent lamp for dielectric disabled discharges.
  • a fluorescent lamp has a discharge vessel with a gas filling and a phosphor layer.
  • a Electrode structure is designed for a dielectric barrier discharge, d. H. at least a part of the electrodes is filled by a gas Dielectric separated. On the details of the construction of the lamp only included here to the extent necessary for understanding the invention necessary is.
  • the first of the cited applications shows a nose-like Extensions of the cathodes specially designed electrode structure, the one defines the geometric distribution of partial discharges during lamp operation.
  • This invention is based on the technical problem of a fluorescent lamp of the type described above so that the Light emission properties can be 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 disabled discharge, in which the electrode structure has a geometric Distribution of partial discharges during lamp operation, characterized in that that the phosphor layer has a geometric distribution has coordinated varying layer thickness.
  • the invention is based on the consideration that for essential applications of fluorescent lamps with dielectric disabilities Discharges the uniformity of the luminance of a light exit surface is essential. This applies in particular to those referred to as flat radiators Design of such fluorescent lamps with essentially two parallel ones Plates and a frame between them discharge vessel. Such Flat spotlights can be used in particular for backlighting display devices, especially liquid crystal screens are used. Around a disturbance in the readability and appearance of the advertisement avoid fluctuations in luminance of, for example, 15 % already critical. However, in other technical areas Uniformity of luminance play a role, and this invention is not in the area of flat radiators or the backlighting of display devices limited.
  • a differentiation from luminance variations in which compensation is reasonable by the measures of this invention, from tolerable Luminance variation is strongly dependent on the requirements of each Depending on the application. Especially when used for liquid crystal screen backlighting should decrease luminance in the Areas between partial discharges by more than 20% compared to the maxima in any case be compensated for, preferably already from limits of 15%, 10% and 5%, respectively.
  • the intermediate discharge areas Reductions in layer thickness averaged over their area Fluorescent layer to 30% - 95%, preferably 50% - 90% of the maximum Layer thickness provided immediately above the discharges.
  • pulsed active power units in are essentially triangular and with a tip of the triangle stand on a respective cathode nose, predictable in this way be distributed. Then a kind of complementary distribution of the Phosphor compensate for variations in luminance, which is due to the partial discharge distribution with a homogeneous phosphor layer thickness would result.
  • Layer thickness variation or layer thickness reduction also meant, local Form recesses in the phosphor layer, the layer thickness reduce to zero.
  • partial discharges is not clean separate partial discharges should be restricted. Much more total discharge structures are also conceivable, in which partial discharges rather local focal points of a multi-focal point Overall discharge structure are.
  • the invention is not based on a specific form of arrangement the electrode structure defining partial discharges, especially not on the cathode projections already mentioned.
  • these cathode projections are, for example, variations in thickness Electrode dielectric possible. So are in bipolar operation a dielectric Discharge all electrodes covered with a dielectric layer, because the anode and cathode roles of individual electrodes alternate reversed. In the unipolar case, at least the anodes are dielectric Layer covered. To reduce sputter damage to the cathodes however, these are often also with a - possibly thinner - dielectric Layer covered. In each of the above cases, the thickness plays of the respective dielectric layers in their local area distribution a role for the arrangement of the individual partial discharges.
  • the electrode width can also be varied.
  • the partial discharges tend to be arranged at locally widened locations of the Electrodes. This is probably due to the fact that a larger one is available locally standing electrode surface in turn has a lower high-frequency resistance and a larger area distribution on the dielectric surface built-up shielding counter-charges causes.
  • the layer thickness variation of the phosphor layer according to the invention it may be preferable to have an approximately continuous transition between Generate areas of maximum and minimum layer thickness.
  • a graded layer thickness variation in the transition area Find use This has particular advantages with regard to the manufacturing process, in which the general printing process for deposition the phosphor layer are used.
  • the mentioned tiered variant can have two or more sub-layers with each other geometrical structures deviating in detail are used, so that the desired graded in the sum of the sub-layers Layer thickness variation results. In this context, one is preferred Manufactured by screen printing.
  • the thinnest Areas of the phosphor layer in the projection in the direction of Main light exit direction in the middle between the individual partial discharges to arrange 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 and outside the lamp no longer optically separable structures in a suitable local averaging.
  • a central arrangement of recesses or thin areas of the Fluorescent layer between the partial discharges is also from the point of view advantageous that in this area the least loss of ultraviolet Light occurs through a too thin layer of phosphor. Therefore can the total luminous efficiency of the fluorescent lamp despite the homogenizing Effect of the layer thickness variation of the phosphor layer practically remain unchanged.
  • the phosphor layer As already mentioned, according to the invention there are also cutouts in the To understand the phosphor layer as a layer thickness variation. Particularly easy is the production of phosphor layers, in which, from the recesses apart from that there is an essentially uniform layer thickness. Then the production results from a single printing step with appropriate structure, e.g. B. a printing screen. It is in many cases sufficient to provide such a kind of discrete layer thickness distribution use. For this purpose, reference is made to the exemplary embodiments.
  • Finer transitions can be made so that a fine pattern of recesses in the fluorescent layer by varying the area proportions of the recesses and the remaining phosphor layer in a local averaging to a quasi-continuous course between Areas of (averaged) thin and (averaged) thick layer thickness.
  • fine is measured by the fact that fine structures of the Fluorescent layer optically not in the appearance of the fluorescent lamp dissolve or separate more, for example after passing through an external one Diffuser or a frosted glass pane. Accordingly, the Structures compared to the distance between neighboring partial discharges be fine, because with fluorescent lamps, where the invention is special can be used sensibly, an optical separation of the neighboring Partial discharges are just possible. This will still be Exemplary embodiments shown.
  • a further geometric specification of the invention results from the local limitation of the cutouts or Areas of reduced phosphor layer thickness. It's easy to see that such an excessively large area is due to the lack of Fluorescent to a large extent to reduce the overall yield the fluorescent lamp leads. In addition, areas can be too large compared to the environment (with fluorescent) appear dark because the coupling of the diffuse light in the discharge vessel the big one Do not lighten the area with insufficient phosphor layer thickness sufficiently can.
  • the distance between the intermediate plates was found to be a suitable reference value.
  • a fluorescent lamp can also be used with known optical ones Reach diffusers.
  • B. prism foils in particular in the type of brightness enhancement films from the manufacturer 3M
  • the main disadvantage is however, that excessive use of such optical diffusers the amount of light coupled out with the same electrical power is reduced. Maximizing this amount of light is, however, especially with the already backlighting applications mentioned above.
  • the invention a preferred area of application.
  • the balancing effect of an optical diffuser can also be increased Distance to the flat radiator fluorescent lamp. However, this increases the overall height, which in many applications, in particular very limited in the area of liquid crystal screen backlighting is.
  • the layer thickness variations shown to compensate for luminance modulation by partial discharges in the fluorescent lamp also combine with appropriate measures around spacers and Support elements around, which are carried out in the same way as here can.
  • a frosted glass layer as an optical diffuser either as a flashing glass on the border of the discharge vessel transparent glass wall is running or this glass wall is itself.
  • FIG. 1 shows a detail with a typical electrode structure 2 of a fluorescent lamp according to the invention, the remaining structural details of the lamp omitted for the sake of clarity are. For this purpose, reference is made to the cited prior art.
  • the electrode structure 2 is in a plane on a base plate Flat spot fluorescent lamp arranged, each on the cathodes Semicircular projections 4 aligned with the adjacent anode are trained. Between each of these protrusions 4 and the next one Anode burns a triangular partial discharge 3. The partial discharges 3 are therefore essentially flat in the flat radiator discharge vessel distributed.
  • a phosphor layer is over this planar arrangement of partial discharges 3 1 arranged, which corresponds essentially to the white paper plane.
  • the phosphor layer 1 contains the geometric one Form the partial discharges largely corresponding recesses 5, the are hatched to distinguish them from the partial discharges.
  • These recesses 5 are arranged between the adjacent partial discharges 3, with the opposite direction of the triangular shape. So that results one within each pair of adjacent cathode and anode alternating sequence of partial discharges 3 and cutouts 5.
  • the simple structure shown here still offers room for improvement, on the one hand with regard to the abrupt transitions between the recesses 5 and the otherwise closed phosphor layer 1 as well as regarding the not yet through compensatory measures detected strips between the alternating rows of recesses 5 and partial discharges 3.
  • Figure 3 in turn relates to the electrode structure shown in Figure 1 2, which is not repeated here for the reasons mentioned. however here is another pattern of recesses 5 in the phosphor layer 1 chosen that the gaps between the partial discharges 3 somewhat more differentiated detected.
  • the ones mentioned in FIG. 1 are released Stripes filled by line-like recesses, while the recess triangles recognizable in FIG. 1 are extended here and to a certain extent are brought together to form a sawtooth line.
  • This structure exhibits a further improvement in luminance homogeneity Figure 1 shows, however, still shows abrupt transitions between the recesses 5 and the otherwise continuous phosphor layer 1.
  • FIG. 4 the structure shown in FIG. 4 is further differentiated. It corresponds to Figure 3 in the basic geometry, but are line-like and sawtooth-shaped recesses locally parallel to a pattern running fine recess strip dissolved. On closer inspection it can be seen that the mutual ratio of the width of the recess strips to the width of the intermediate phosphor layer with increasing Distance from the partial discharges 3 increases and in the middle between Maximum partial discharges.
  • FIG. 5 goes in the same direction predominant stripe pattern in Figure 4 by an arrangement in diameter of varying fluorescent circles (on the left side of the figure) is replaced by recess areas 5.
  • the partial discharge triangles 3 are no longer shown, but are in the continuous areas of Fluorescent layer 1.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

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 Aufbaus 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 verwiesen.
  • 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 / 23 442.
  • 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 Lichtabstrahlungseigenschaften 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 gekennzeichnet, 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 Anzeigeeinrichtungen 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 Einsatzgebietes abhängig. Insbesondere bei der Anwendung zur Flüssigkristallbildschirmhinterleuchtung sollten Leuchtdichteverringerungen in den Bereichen zwischen Teilentladungen um mehr als 20 % gegenüber den Maxima 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 Kathodenvorsprünge 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 führen, 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 Anordnung 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 dielektrischen 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 hochfrequenten 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 Dielektrikumsoberfläche 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 Übergangsbereich 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 werden, 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 Entladungsschwerpunkte 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 jeweiligen 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 einfach 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 externen 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 Bereich mit zu geringer Leuchtstoffschichtdicke nicht mehr ausreichend aufhellen kann.
    Zumindest bei den beschriebenen Flachstrahler-Leuchtstofflampen hat sich der Zwischenplattenabstand als geeignete Bezugsgröße herausgestellt. Bevorzugt 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 Diffusoren 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 zunehmenden Abstand zu der Flachstrahler-Leuchtstofflampe erhöht werden. Damit erhöht sich jedoch die Bauhöhe, die bei vielen Anwendungen, insbesondere im Bereich der Flüssigkristallbildschirmhinterleuchtung sehr begrenzt ist.
    Die dargestellten Schichtdickenvariationen zur Kompensation einer Leuchtdichtemodulation 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 können.
    Weiterhin hat es sich in diesem Zusammenhang als besonders günstig herausgestellt, 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 erfindungswesentlich sein. Im einzelnen zeigt:
  • Figur 1 eine schematisierte Ausschnittsansicht mit einer Elektrodenstruktur einer erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe, dazwischen brennenden Teilentladungen 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 Teilentladungen 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 entspricht. 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 Verringerung 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.
    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 versehen. 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 Leuchtstoffschicht 1.
    Demgegenüber ist die in Figur 4 dargestellte Struktur weiter ausdifferenziert. Sie entspricht Figur 3 in der Grundgeometrie, jedoch sind die linienartigen 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 zunehmender 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 eine 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 Durchmesser 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 (15)

    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.
    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 Abstand zwischen benachbarten Teilentladungen (3) feines Muster von Aussparungen (5) in der Leuchtstoffschicht (1) durch variierende Aussparungs- 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 ersten Platte die Elektrodenstruktur und auf der Innenwandung der zweiten Platte die Leuchtstoffschicht angeordnet ist.
    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 14 mit einem Siebdruck der Leuchtstoffteilschichten mit unterschiedlichen Sieben.
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