EP1320869A1 - Entladungslampe mit kapazitiver feldmodulation - Google Patents

Entladungslampe mit kapazitiver feldmodulation

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EP1320869A1
EP1320869A1 EP01974014A EP01974014A EP1320869A1 EP 1320869 A1 EP1320869 A1 EP 1320869A1 EP 01974014 A EP01974014 A EP 01974014A EP 01974014 A EP01974014 A EP 01974014A EP 1320869 A1 EP1320869 A1 EP 1320869A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
discharge
discharge lamp
lamp according
electrodes
modulation
Prior art date
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Granted
Application number
EP01974014A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1320869B1 (de
Inventor
Lothar Hitzschke
Frank Vollkommer
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 EP1320869A1 publication Critical patent/EP1320869A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1320869B1 publication Critical patent/EP1320869B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • 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 present invention relates to a so-called silent discharge lamp, also called a dielectric barrier discharge lamp, which is designed for dielectrically impeded discharges.
  • a discharge lamp includes a discharge vessel which contains the discharge medium, in which discharges are ignited and maintained via electrodes.
  • Silent discharge lamps are operated with dielectrically impeded discharges, at least some of the electrodes being separated from the discharge medium by a dielectric layer. If the electrodes are specifically designed as cathodes and anodes, that is to say are intended for operation with a uniform polarity, then at least the anodes must be separated from the discharge medium by this dielectric layer. In bipolar operation, all electrodes must be separated from the discharge medium by a dielectric layer.
  • a wall of the discharge vessel can also be considered as such a dielectric layer.
  • the discharge medium generally consists of a gas mixture ur d-usually contains noble gases, for example Xe.
  • US 6252352 B1 forms a more specific state of the art, which is of interest for the present application.
  • This document describes silent discharge lamps with strip-shaped electrodes, on which nicks are provided at certain intervals in order to define preferred locations for individual discharge structures. This is to avoid uncontrolled wandering or extinction and recurrence of such discharge structures and to systematically order the local distribution of the discharge structures in the discharge space.
  • the cited prior art is concerned in particular with increasing the homogeneity of the luminance distribution in so-called flat spotlights, that is to say flat-shaped silent discharge lamps, which are of particular interest for backlighting displays of various types. Reference is also made to the still older US-A 6 060828.
  • Such individual discharge structures occur in silent discharge lamps in particular when the pulsed mode of operation explained in W094 / 23442 is used, with ⁇ -shaped individual discharges being produced. Depending on the operating parameters, such discharges can also occur in a broadened manner and even form continuous “curtains”, in individual cases also be divided into themselves and the like. This is a question of the electrode design and the various operating parameters of the discharge lamp. These details are of no importance for the present invention
  • the invention is also directed to silent discharge lamps, in which, under circumstances other than those described in the WO document mentioned, possibly stable and localizable Form discharge structures. The invention is therefore not restricted to the teaching of the WO document.
  • the invention is based on the technical problem of specifying a silent discharge lamp of the general type described at the outset, in which the local distribution of individual discharge structures in the discharge space can be influenced.
  • the invention is directed to such silent discharge lamps which are extended in at least one direction, which is referred to below as the longitudinal direction.
  • the extension can of course also be present in a second direction, that is to say it is flat.
  • the invention is defined as a discharge lamp for dielectrically impeded discharges with a discharge vessel filled with a discharge medium and discharge electrodes which are at least partially separated from the discharge medium by a dielectric layer, the discharge vessel being extended at least along a longitudinal direction, characterized by an electrically conductive one and means electrically isolated from the electrodes, which are capacitively coupled to at least one of the electrodes, the conductive device being designed, through the capacitive coupling to the electrode, to define the equipotential lines along the longitudinal direction defined by the electric field between the electrodes to modulate.
  • This invention is based on the finding that the distribution of
  • Discharge structures in the discharge space cannot only be achieved by an inhomogeneous configuration of the electrodes themselves. Rather, according to the invention, a device for capacitively influencing the field Distribution proposed in the discharge space, which is galvanically isolated from the electrodes (in the DC sense).
  • the electrodes can therefore have a completely uniform shape, for example straight strips (but they are not restricted to uniform configurations). Since the operating frequencies of dielectrically impeded discharges are in any case relatively high, a capacitive coupling of the device according to the invention can influence the field distribution in terms of AC.
  • the device according to the invention for capacitive influencing forms taps with respect to the current in relation to the electrode or electrodes or the discharge space.
  • the capacitive device distorts the equipotential lines in the discharge space.
  • this is preferably done in a manner that oscillates along the extension of the discharge lamp in the longitudinal direction.
  • oscillating is used to describe the fact that the equipotential lines are, so to speak, distorted in an "up and down” or “back and forth” sense. This oscillating distortion can, but need not, be periodic. However, periodic modulation of the equipotential lines forms a preferred case.
  • the individual discharge structures are arranged depending on the field distribution.
  • the distortion of the equipotential lines provides preferred places according to the invention for discharge structures, with which a specific arrangement of the discharge structures can be ensured in the desired manner.
  • the capacitive device thus forms an alternative to the structuring of the electrodes themselves, which is described in the prior art described.
  • the invention may thus be of interest, for example, in order to avoid electrode structuring, for example because Simplify the manufacturing process or offer homogeneous, continuous electrodes due to poor access to the spaces provided for the electrodes. Otherwise, the capacitive device according to the invention, which must consist of electrically conductive material, does not require any significant technical outlay and can in particular also be attached outside the discharge vessel, it does not even have to touch it.
  • the invention it is therefore possible to dispense with a special structuring of the electrodes for producing preferred locations for discharge structures.
  • Such structuring is not excluded.
  • such structuring can be corrected, supplemented or, if desired, compensated for by the measures according to the invention.
  • the modulation according to the invention can also be used for brightening the edges, for which purpose reference is made to the third, fourth and fifth exemplary embodiments. It is therefore not absolutely necessary for the modulation by the capacitive device to be adapted in a 1: 1 correspondence to the discharge structure distribution. However, it is preferred that the capacitive modulation is adapted to the intermediate distances between the discharge structures.
  • the capacitive modulation corresponds to multiples of the intermediate discharge distances, an intermediate subdivision being provided by other measures within these multiple distances.
  • the adaptation of the oscillation length scale to the intermediate distances is also to be understood in this sense.
  • a length range of at most 6 times, better 5 times, 4 times or even at most 3 times the discharge distance has been found to be the preferred range for this oscillation length scale.
  • the capacitive device can be provided two or more times to Preferred discharge locations from different sides of the discharge vessel from "embossing". Of course, one or more of the capacitive devices can influence the equipotential lines in the area of two or more electrodes. According to the invention, it is preferred that the capacitive device is provided at least twice in the sense of two parts and the devices or parts of the device detect both electrode polarities of the lamp, which is particularly advantageous in the case of bipolar discharge lamps because it is generally a good idea to provide the cathodes or the region of the cathodes with preferred places for discharges because the discharges are stronger there In bipolar operation, all electrodes act as cathodes in certain operating phases.
  • This modulation is preferably present over substantially the entire extent of the discharge lamp at least in one longitudinal direction and furthermore preferably periodically at least over this entire length.
  • the homogeneity of the luminance distribution which is generally essential in these discharge lamps, can be achieved.
  • the capacitive device is arranged outside the discharge vessel and the electrodes, that is to say at least the electrodes in the region of the capacitive device, are arranged inside the discharge vessel, the above-mentioned galvanic isolation is already given.
  • Insulation between the capacitive device and the electrodes can be provided outside the discharge vessel.
  • the capacitive device is preferably a discharge vessel holder or part of such.
  • the effect according to the invention is particularly pronounced when the capacitive device effects a capacitive coupling between the electrode coupled to it and an associated counter-electrode parts of the discharge space which are closer. Then there is an effect comparable to an effective electrode widening.
  • the capacitive device in the sense of the present application can bring about a certain temperature homogenization along the at least one longitudinal direction of the discharge lamp. This depends in detail on how good the thermal contact between the capacitive device and the discharge vessel is.
  • the structuring of the capacitive device required by the modulation of the field distribution does not necessarily stand in the way of this temperature homogenization, because this modulation is to be carried out using a length scale that is matched to the intermediate discharge distances.
  • the temperature inhomogeneities in the discharge lamp generally occur on a larger length scale; the discharge lamp is usually warmer in the middle than at the edge, with a steady course in between.
  • the thermal device defined in the cited application can also be combined with the present invention.
  • the thermal device according to the cited application and the capacitive device according to the present application can thus be provided simultaneously, in particular they can also be combined.
  • the thermal / capacitive device adapted to the intrinsic temperature behavior of the lamp, can have a thermally inhomogeneous effect, for example through differently pronounced thermal conductivity. If non-decisive properties are used for the capacitive effect, the field modulation can remain completely unaffected.
  • the material thickness or the material itself could be chosen so that the device cools more in the middle of the lamp than at the edge.
  • a thermally conductive connection to a cooling device and the like could be provided only in the middle.
  • inhomogeneously arranged cooling fins can also be used.
  • various design options for the thermal device reference is made to the cited prior notification, the disclosure content of which is included here. If the thermally inhomogeneous influencing of the lamp is carried out by means of insulation measures, in that the ends of the lamp, which tend to be too cold, are insulated, this can be done anyway regardless of the capacitive device.
  • the discharge lamp according to the invention is preferably provided with a ballast which is tailored to the pulsed operating method already mentioned. According to the current state of knowledge, this method can be used to generate localized discharge structures in a particularly efficient manner.
  • the invention finds particular application in the form of elongated discharge lamps.
  • these are a preferred application for the “thermal homogenization” explained, on the other hand, it can be difficult, particularly in the case of such discharge lamps, to attach structured electrodes, in particular if they are to be located within the discharge vessel.
  • electrodes within the discharge vessel are to be reduced The voltages required for starting and operation are often desired.
  • the invention offers an easily feasible way out, especially when the holder, which is necessary anyway, is designed in the manner according to the invention.
  • Such flashlights are of particular interest for copying devices or scanning devices in which a flashlight has to be guided over an optically scanned field, for example a paper surface.
  • the invention is also suitable for flat spotlights which, as mentioned, form an essential area of application for silent discharge lamps, in particular for backlighting display devices.
  • Figure 1 is a schematic view of a silent rod discharge lamp according to the invention as a first embodiment
  • Figure 2 shows a variant of Figure 1 as a second embodiment, in section along the longitudinal axis;
  • Figure 3 is a schematic view of a variant of Figure 2 as a third embodiment
  • Figure 4 is a schematic view of a further variant of Figure 3 as a fourth embodiment
  • Figure 5 is a schematic view of a silent rod discharge lamp according to the invention as a fifth embodiment.
  • Figure 1 illustrates the basic principle of the invention in a simple embodiment.
  • 1 designates a silent rod discharge lamp, which essentially consists of an elongated glass tube.
  • the details of the electrode structure are not shown here, but can be recognized to some extent in FIG. 2.
  • US-A 6 097155 The potential distribution within the discharge vessel, namely the glass tube, which is generated by the electrodes inside this rod discharge lamp 1, namely the glass tube, can be modulated by the metal sheet designated by 2.
  • This metal sheet has a cam-like structure which extends vertically in FIG. 1, the upper ends of the prongs 3 of this comb structure abutting the rod discharge lamp 1.
  • FIG. 2 shows that the tines 3 can also partially enclose the lamp 1. Otherwise, FIG. 2 shows in cross section the internal electrodes 4 of the rod discharge lamp.
  • the tines 3 couple to the interior of the discharge vessel of the rod discharge lamp 1.
  • This is a purely capacitive effect, in which there is a complete galvanic separation between the electrodes 4 and the prongs 3 or between the interior of the discharge vessel and the prongs 3.
  • the sheet 2 is structured as a capacitive device in the sense of the invention, this results in a modulation of the equipotential lines which run essentially undisturbed along the longitudinal extent of the rod discharge lamp 1 as a result of the homogeneously strip-shaped design of the electrode strips 4.
  • the comb structure of the sheet 2 of the field distribution within the rod discharge lamp 1 thus imparts a structure with the same oscillation length, in this example there being a periodic oscillation practically over the entire length of the rod discharge lamp 1.
  • the discharge structures are distributed within the rod discharge lamp 1. They are preferably located at the points of the tines 3 within the discharge vessel. In the second exemplary embodiment in FIG. 2, this effect occurs more than in the first exemplary embodiment in FIG. 1 in that the prongs 3 around the rod discharge lamp 1 each approximately are led around a quarter circle. This modulation can also be seen as an effective electrode widening.
  • Figure 1 shows that the sheet 2 is mounted only in a central area in the longitudinal extension of the rod discharge lamp 1 via a wider sheet metal part 5 and two screws.
  • the assembly can also be carried out on a heat sink, as a result of which the sheet metal 2 as a whole acts as a cooling device. If the tines 3 are made somewhat wider than drawn and have a relatively good thermal contact with the rod discharge lamp 1, for example by abutting them over part of the cross-sectional circumference as shown in FIG. 2, the sheet metal 2 forms an inhomogeneous cooling device in the sense of the already mentioned previous invention without the capacitive coupling being inhomogeneous in the same way.
  • FIG. 3 shows, very schematically, an alternative arrangement of tines of a comb structure which is otherwise comparable, the tines here being designated by 6.
  • the tines are arranged more densely in an edge region of the rod discharge lamp 1 on the left in FIG. 3 than in a central region shown on the right in FIG. 3, which also results in a denser arrangement of discharge structures in the rod discharge lamp 1.
  • Such brightening of the edge can be useful for various reasons, in particular it can be selected to compensate for an otherwise occurring darkening of the edge, that is to say basically only to homogenize the luminance distribution.
  • For the brightening of the edges reference is also made to the already cited US 6 252 352 B1
  • FIG. 4 shows with the tines 7 shown there a variant of Figure 3 as a fourth embodiment.
  • the tines 7 are not arranged more densely in the edge region of the rod discharge lamp to be seen on the left, but they are made wider.
  • the discharge structures burn brighter in the edge region than in the central region of the rod discharge lamp 1 on the right in FIG. 4.
  • the heterogeneity of the tine structure 6 and 7 is somewhat exaggerated towards the edge. In a practical embodiment, the heterogeneity will generally only be so pronounced that overall a homogeneous luminance distribution is achieved.
  • FIG. 5 shows the fifth embodiment, also in a highly schematic representation.
  • 1 again designates the rod discharge lamp which has already been explained.
  • a metal strip designated 8 which is made relatively wide in the left and right outer area and relatively narrow in the middle area, with continuous transitions between them.
  • the electrode strips within the rod discharge lamp 1 are not structured, but that a continuous curtain-like discharge burns due to the high lamp power. (However, the electrode strips can also be structured, as is already known from the prior art.)
  • the present invention merely has the task of providing the edge brightening which has already been explained.
  • the capacitive device 8 modulates the field lines over substantially the entire length of the rod discharge lamp 1, but independently of intermediate discharge distances. This modulation could also only be present in the marginal area.
  • the modulation according to the invention should be present at least in the edge region of the longitudinal extent of the silent discharge lamp or over substantially its entire length in the longitudinal direction.
  • This modulation is oscillating in the sense that it is a "back-and-forth” or “up-and-down shift” with an intermediate maximum or nimum corresponds. This would also apply if the central area of the metal strip 8 were missing.
  • the fifth exemplary embodiment from FIG. 5 could also be combined with the first or second exemplary embodiment, so that a structuring of the electrode strips 4 itself can be dispensed with.

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Description

Entladungslampe mit kapazitiver Feldmodulation
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine sogenannte stille Entladungslampe, auch dielektrische Barrieren-Entladungslampe genannt, die für dielektrisch behinderte Entladungen ausgelegt ist. Zu einer solchen Entladungslampe gehören ein Entladungsgefäß, das das Entladungsmedium enthält, in dem über Elektroden Entladungen gezündet und aufrechterhalten werden. Stille Entladungslampen werden mit dielektrisch behinderten Entladungen betrieben, wobei zumindest ein Teil der Elektroden durch eine dielektrische Schicht von dem Entladungsmedium getrennt ist. Wenn die Elektroden spezifisch als Kathoden und Anoden ausgelegt sind, also für einen Betrieb mit einer uniformen Polarität vorgesehen sind, so müssen zumindest die Anoden durch diese dielektrische Schicht von dem Entladungsmedium getrennt sein. Bei bipolarem Betrieb müssen alle Elektroden durch eine dielektrische Schicht vom Entladungsmedium getrennt sein. Auch eine Wand des Entladungsgefäßes kommt als solche dielektrische Schicht in Betracht. Das Entla- dungsmedium besteht im allgemeinen aus einer Gasmischung ur d-enthält in der Regel Edelgase, beispielsweise Xe.
Stand der Technik
Im übrigen kann auf einen einschlägigen Stand der Technik und die Fachliteratur verwiesen werden, soweit stille Entladungslampen im allgemeinen be- troffen sind.
Spezielleren Stand der Technik, der für die vorliegende Anmeldung von Interesse ist, bildet die US 6252352 Bl. Dieses Dokument beschreibt stille Entladungslampen mit streifenförmigen Elektroden, an denen in bestimmten Abständen Norsprünge vorgesehen sind, um für einzelne Entladungsstrukturen Vorzugsplätze zu definieren. Damit soll ein unkontrolliertes Wandern oder Erlöschen und Wiederauftreten solcher Entladungsstrukturen vermieden werden und die örtliche Verteilung der Entladungsstrukturen in dem Entladungsraum systematisch geordnet werden. Bei dem zitierten Stand der Technik geht es dabei insbesondere um die Steigerung der Homogenität der Leuchtdichteverteilung in sogenannten Flachstrahlern, also flach ausgebildeten stillen Entladungslampen, die vor allem zur Hinterleuchtung von Anzeigen verschiedenster Art von Interesse sind. Es wird außerdem auf die noch ältere US-A 6 060828 verwiesen.
Es kann jedoch auch aus anderen Gründen erwünscht sein, auf die Anordnung einzelner Entladungsstrukturen in dem Entladungsraum Einfluß nehmen zu können.
Solche einzelnen Entladungsstrukturen treten in stillen Entladungslampen insbesondere dann auf, wenn gemäß der in der W094/ 23442 erläuterten ge- pulsten Betriebsweise vorgegangen wird, wobei Δ-förmige einzelne Entladungen entstehen. Je nach Betriebsparametern können solche Entladungen auch verbreitert auftreten und sogar durchgehende „Vorhänge" bilden, in Einzelfällen auch in sich aufgeteilt sein und dergleichen. Dies ist eine Frage des Elektrodendesigns und der verschiedenen Betriebsparameter der Entla- dungslampe. Für die vorliegende Erfindung spielen diese Einzelheiten keine wesentliche Rolle. Die Erfindung richtet sich im übrigen auch auf stille Entladungslampen, in denen sich möglicherweise unter anderen Umständen als in der genannten WO-Schrift beschrieben ebenfalls stabile und lokalisierbare Entladungsstrukturen ausbilden. Die Erfindung ist damit nicht auf die Lehre der WO-Schrift eingeschränkt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine stille Entladungslampe der eingangs beschriebenen allgemeinen Art anzugeben, bei der sich die örtliche Verteilung einzelner Entladungsstrukturen in dem Entladungsraum beeinflussen läßt. Dabei richtet sich die Erfindung auf solche stille Entladungslampen, die in zumindest einer Richtung ausgedehnt sind, die im folgenden als Längsrichtung bezeichnet wird. Dabei kann die Ausdehnung natürlich auch zusätzlich in einer zweiten Richtung vorliegen, also flächig sein.
Allgemein ist die Erfindung definiert als eine Entladungslampe für dielektrisch behinderte Entladungen mit einem mit einem Entladungsmedium gefüllten Entladungsgefäß und Entladungselektroden, die zumindest teilweise durch eine dielektrische Schicht von dem Entladungsmedium getrennt sind, wobei das Entladungsgefäß zumindest entlang einer Längsrichtung ausgedehnt ist, gekennzeichnet durch eine elektrisch leitende und von den Elektroden gleichspannungsmäßig elektrisch isolierte Einrichtung, die an zumindest eine der Elektroden wechselspannungsmäßig kapazitiv gekoppelt ist, wobei die leitende Einrichtung dazu ausgelegt ist, durch die kapazitive Kopplung an die Elektrode die durch das elektrische Feld zwischen den E- lektroden definierten Äquipotentiallinien entlang der Längsrichtung zu modulieren.
Dieser Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich die Verteilung von
Entladungsstrukturen in dem Entladungsraum nicht nur durch eine inho- mogene Ausgestaltung der Elektroden selbst erzielen läßt. Vielmehr wird erfindungsgemäß eine Einrichtung zur kapazitiven Beeinflussung der Feld- verteilung im Entladungsraum vorgeschlagen, die von den Elektroden (im Gleichstromsinn) galvanisch getrennt ist. Die Elektroden können also eine völlig uniforme Gestalt haben, beispielsweise gerade Streifen sein (sie sind jedoch nicht auf uniforme Ausgestaltungen eingeschränkt). Da die Betriebs- frequenzen von dielektrisch behinderten Entladungen jedenfalls relativ hoch liegen, läßt sich durch eine kapazitive Ankopplung der erfindungsgemäßen Einrichtung eine wechselstrommäßige Beeinflussung der Feldverteilung herstellen. Man kann sich zur Veranschaulichung vorstellen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung zur kapazitiven Beeinflussung (im folgenden ka- pazitive Einrichtung genannt) gegenüber der oder den Elektroden oder dem Entladungsraum wechselstrommäßige Abgriffe bildet. Dadurch verzerrt die kapazitive Einrichtung die Äquipotentiallinien in dem Entladungsraum.
Dies geschieht erfindungsgemäß vorzugsweise in einer entlang der Ausdehnung der Entladungslampe in der Längsrichtung oszillierenden Weise. Dabei ist mit dem Begriff „oszillierend" umschrieben, daß die Äquipotentiallinien sozusagen in einem „auf und ab" oder „hin und her" verlaufenden Sinn verzerrt werden. Diese oszillierende Verzerrung kann, muß jedoch nicht periodisch sein. Eine periodische Modulation der Äquipotentiallinien bildet allerdings einen bevorzugten Fall.
Aus dem zitierten Stand der Technik wird bereits deutlich, daß sich die einzelnen Entladungsstrukturen abhängig von der Feldverteilung anordnen. Durch die Verzerrung der Äquipotentiallinien sind dabei erfindungsgemäße Vorzugsplätze für Entladungsstrukturen gegeben, mit denen sich in der gewünschten Weise eine bestimmte Anordnung der Entladungsstrukturen si- cherstellen läßt. Die kapazitive Einrichtung bildet somit eine Alternative zu der in dem beschriebenen Stand der Technik angeführten Strukturierung der Elektroden selbst. Die Erfindung kann somit beispielsweise von Interesse sein, um eine Elektrodenstrukturierung zu vermeiden, etwa weil sich zur Vereinfachung des Herstellungsverfahrens oder wegen schlechter Zugänglichkeit der für die Elektroden vorgesehenen Plätze homogen-kontinuierliche Elektroden anbieten. Im übrigen erfordert die erfindungsgemäße kapazitive Einrichtung, die aus elektrisch leitendem Material bestehen muß, keinen we- sentlichen technischen Aufwand und kann insbesondere auch außerhalb des Entladungsgefäßes angebracht sein, muß dieses nicht einmal berühren.
Mit der Erfindung kann also auf besondere Strukturierung der Elektroden zur Erzeugung von Vorzugsplätzen für Entladungsstrukturen verzichtet werden. Solche Strukturierungen sind jedoch nicht ausgeschlossen. Insbe- sondere können solche Strukturierungen durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen korrigiert, ergänzt oder, wenn gewünscht, kompensiert werden. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Modulation auch zur Randaufhellung dienen, wozu auf das dritte, vierte und fünfte Ausführungsbeispiel verwiesen wird. Es ist also nicht unbedingt notwendig, daß die Modulation durch die kapazitive Einrichtung in einer l:l-Entsprechung an die Entladungsstrukturverteilung angepaßt ist. Jedoch ist bevorzugt, daß die kapazitive Modulation an die Zwischenabstände zwischen den Entladungsstrukturen angepaßt ist. Dies kann allerdings auch so der Fall sein, daß beispielsweise die kapazitive Modulation Mehrfachen der Zwischenentladungsabstände entspricht, wobei innerhalb dieser mehrfachen Abstände eine Zwischenunterteilung durch andere Maßnahmen vorgesehen ist. Die Anpassung der Oszillationslängenskala an die Zwischenabstände ist auch in diesem Sinn zu verstehen.
Erfindungsgemäß hat sich ein Längenbereich von höchstens dem 6-fachen, besser 5-fachen, 4-fachen oder sogar höchstens dem 3-fachen Entladungsabstand als bevorzugter Bereich für diese Oszillationslängenskala herausgestellt.
Die kapazitive Einrichtung kann zwei- oder mehrfach vorgesehen sein, um Entladungsvorzugsplätze von verschiedenen Seiten des Entladungsgefäßes aus „einzuprägen". Natürlich kann auch eine (der) kapazitiven Einrichtungen) die Äquipotentiallinien im Bereich zweier oder mehrerer Elektroden beeinflussen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist, daß die kapazitive Ein- richtung zumindest doppelt im Sinne von zweiteilig vorgesehen ist und die Einrichtungen bzw. Teile der Einrichtung beide Elektrodenpolaritäten der Lampe erfassen. Dies ist besonders bei bipolar betriebenen Entladungslampen von Vorteil, weil es sich im allgemeinen anbietet, die Kathoden bzw. den Bereich der Kathoden mit Vorzugsplätzen für Entladungen zu versehen, weil dort die Entladungen stärker lokalisiert sind als im Bereich der Anoden. Beim bipolaren Betrieb wirken alle Elektroden in bestimmten Betriebsphasen als Kathoden. Außerdem lassen sich mit zwei kapazitiven Einrichtungen bzw. zwei Teilen einer solchen leicht Halterungen für eine Entladungslampe konstruieren, die ohnehin notwendig wären und damit den für die Erfin- düng notwendigen Aufwand auf eine geeignete Strukturierung der Halterungen beschränken. Hierzu wird auf das zweite Ausführungsbeispiel verwiesen.
Vorzugsweise ist diese Modulation über im wesentlichen die gesamte Erstreckung der Entladungslampe zumindest in der einen Längsrichtung vorhan- den und weiterhin vorzugsweise zumindest über diese gesamte Länge im wesentlichen periodisch. Dadurch kann die bei diesen Entladungslampen in der Regel wesentliche Homogenität der Leuchtdichteverteilung erzielt werden.
Wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die kapazitive Einrichtung außerhalb des Entladungsgefäßes angeordnet ist und die Elektroden, d.h. zumindest die Elektroden im Bereich der kapazitiven Einrichtung, innerhalb des Entladungsgefäßes, so ist damit bereits die zuvor angesprochene galvanische Trennung gegeben. Natürlich kann auch bei au- ßerhalb des Entladungsgefäßes liegenden Elektroden eine Isolierung zwischen der kapazitiven Einrichtung und den Elektroden vorgesehen sein. Wie bereits erwähnt, ist die kapazitive Einrichtung vorzugsweise eine Entla- dungsgefäßhalterung bzw. ein Teil einer solchen.
Besonders ausgeprägt ist die erfindungsgemäße Wirkung dann, wenn die kapazitive Einrichtung eine kapazitive Kopplung zwischen der mit ihr gekoppelten Elektrode und einer zugehörigen Gegenelektrode näher liegenden Teilen des Entladungsraumes bewirkt. Dann ergibt sich ein einer effektiven Elektrodenverbreiterung vergleichbarer Effekt.
Bei einer früheren Patentanmeldung (DE-A 19955 108) derselben Anmelderin wurde erläutert, daß sich mit einer äußeren thermischen Einrichtung der Wärmetransport in die Entladungslampe oder aus der Entladungslampe heraus in inhomogener Weise beeinflussen läßt. Dadurch sollte dem an sich inhomogenen Eigentemperaturverhalten der Entladungslampe entgegenge- wirkt werden, um möglichst homogene Entladungsbedingungen und damit eine homogene Leuchtdichteverteilung zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung steht mit den mit der dortigen Erfindung behandelten Problemen in folgendem Zusammenhang: Durch die kapazitive Einrichtung im Sinne der vorliegenden Anmeldung kann eine gewisse Tempera- turhomogenisierung entlang der zumindest einen Längsrichtung der Entladungslampe bewirkt werden. Dies hängt im einzelnen davon ab, wie gut der thermische Kontakt zwischen der kapazitiven Einrichtung und dem Entladungsgefäß ist. Die durch die Modulation der Feldverteilung notwendige Strukturierung der kapazitiven Einrichtung steht dieser Temperaturhomo- genisierung schon deswegen nicht notwendigerweise im Weg, weil diese Modulation mit einer auf die Zwischenentladungsabstände abgestimmten Längenskala erfolgen soll. Die Temperaturinhomogenitäten in der Entladungslampe treten jedoch in der Regel auf einer größeren Längenskala auf; die Entladungslampe ist nämlich gewöhnlich in der Mitte wärmer als am Rand, wobei sich dazwischen ein stetiger Verlauf ergibt. Die für die Modulation der Feldverteilung notwendige Strukturierung kann also theoretisch zwar zu einer leichten Modulation der Temperaturverteilung führen, wenn der Wärmekontakt zu dem Entladungsgefäß gut ist. Jedoch sind Temperaturschwankungen auf der Längenskala der Zwischenentladungsabstände, die sich jedoch über die Erstreckung der Lampe mit dieser Modulation wiederholen, unwesentlich, weil davon die Entladungsstrukturen im wesentlichen alle gleich betroffen sind.
Darüber hinaus kann die in der zitierten Anmeldung definierte thermische Einrichtung allerdings auch mit der vorliegenden Erfindung kombiniert sein. Es können also die thermische Einrichtung gemäß der zitierten Anmeldung und die kapazitive Einrichtung gemäß der vorliegenden Anmeldung gleichzeitig vorgesehen sein, insbesondere können sie auch kombiniert sein. Dazu kann die thermisch/kapazitive Einrichtung auf das Eigentemperaturverhalten der Lampe angepaßt thermisch inhomogen wirksam sein, beispielsweise durch unterschiedlich ausgeprägte thermische Leitfähigkeit. Wenn dabei für die kapazitive Wirkung nicht ausschlaggebende Eigenschaften verwendet werden, kann die Feldmodulation davon völlig unberührt bleiben. Bei- spielsweise könnte die Materialstärke oder das Material selbst so gewählt werden, daß die Einrichtung in der Mitte der Lampe stärker kühlt als am Rand. Gleichermaßen könnte nur in der Mitte ein thermisch leitender Anschluß an eine Kühleinrichtung vorgesehen sein und dergleichen mehr. Insbesondere können auch inhomogen angeordnete Kühlrippen verwendet werden. Zu den verschiedenen Gestaltungsmöglichkeiten für die thermische Einrichtung wird auf die zitierte Voranmeldung verwiesen, deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt hier inbegriffen ist. Wenn die thermisch inhomogene Beeinflussung der Lampe durch Isolationsmaßnahmen vorgenommen wird, indem die tendentiell zu kalten Enden der Lampe isoliert werden, so kann dies ohnehin unabhängig von der kapazitiven Einrichtung erfolgen.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Entladungslampe mit einem Vor- schaltgerät versehen, das auf das bereits erwähnte gepulste Betriebsverfahren zugeschnitten ist. Nach heutigem Kenntnisstand lassen sich mit diesem Verfahren in besonders effizienter Weise lokalisierte Entladungsstrukturen erzeugen.
Besondere Anwendung findet die Erfindung bei stabförmig langgestreckten Entladungslampen. Zum einen sind diese ein bevorzugter Anwendungsfall für die erläuterte „thermische Homogenisierung", zum anderen kann es vor allem bei solchen Entladungslampen schwierig sein, strukturierte Elektroden anzubringen, insbesondere wenn diese innerhalb des Entladungsgefäßes lie- gen sollen. Elektroden innerhalb des Entladungsgefäßes sind jedoch zur Verringerung der für das Starten und den Betrieb notwendigen Spannungen häufig erwünscht. Im Gegensatz zu flächig offeneren Situationen, in denen beispielsweise mit Siebdruckverfahren gearbeitet werden kann, ist innerhalb einer Glasröhre als Entladungsgefäß nur schwer eine mit Vorsprüngen oder anderen geometrischen Elementen zur Definition von Vorzugsstellen für Entladungen versehene Elektrode herzustellen. Hier bietet die Erfindung einen leicht gangbaren Ausweg, vor allem dann, wenn die ohnehin notwendige Halterung in erfindungsgemäßer Weise ausgestaltet ist.
Solche Stablampen sind von besonderem Interesse für Kopiereinrichtungen oder Scaneinrichtungen, bei denen eine Stablampe über ein optisch abzutastendes Feld, etwa eine Papierfläche, geführt werden muß. Die Erfindung ist jedoch auch für Flachstrahler geeignet, die, wie erwähnt, insbesondere zur Hinterleuchtung von Anzeigeeinrichtungen ein wesentliches Anwendungsgebiet für stille Entladungslampen bilden.
Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung nä- her erläutert. Die dabei offenbarten Merkmale können auch in anderen als den dargestellten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Im einzelnen zeigt:
Figur 1 eine schematisierte Ansicht einer erfindungsgemäßen stillen Stabentladungslampe als erstes Ausführungsbeispiel;
Figur 2 eine Variante zu Figur 1 als zweites Ausführungsbeispiel, und zwar im Schnitt entlang der Längsachse;
Figur 3 eine schematische Ansicht einer Variante zu Figur 2 als drittes Ausführungsbeispiel;
Figur 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Variante zu Figur 3 als viertes Ausführungsbeispiel;
Figur 5 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen stillen Stabentladungslampe als fünftes Ausführungsbeispiel.
Figur 1 verdeutlicht das Grundprinzip der Erfindung an einem einfachen Ausführungsbeispiel. Mit 1 ist eine stille Stabentladungslampe bezeichnet, die im wesentlichen aus einem langgestreckten Glasrohr besteht. Die Einzelheiten der Elektrodenstruktur sind hier nicht dargestellt, jedoch ansatzweise in Figur 2 zu erkennen. Zu Einzelheiten solcher stillen Stabentladungslampen wird verwiesen auf die Schrift US-A 6 097155. Die durch die bei dieser Stabentladungslampe 1 innenliegenden Elektroden erzeugte Potentialverteilung innerhalb des Entladungsgefäßes, nämlich dem Glasrohr, kann durch das mit 2 bezeichnete Metallblech moduliert werden. Dieses Metallblech weist eine sich in Figur 1 vertikal erstreckende kamrn- ähnliche Struktur auf, wobei die oberen Enden der Zinken 3 dieser Kammstruktur an der Stabentladungslampe 1 anliegen.
Figur 2 zeigt, daß die Zinken 3 die Lampe 1 auch teilweise umschließen können. Im übrigen zeigt Figur 2 im Querschnitt die innenliegenden Elektroden 4 der Stabentladungslampe.
In der bereits erläuterten Weise koppeln die Zinken 3 an das Innere des Entladungsgefäßes der Stabentladungslampe 1 an. Dies ist ein rein kapazitiver Effekt, bei dem zwischen den Elektroden 4 und den Zinken 3 bzw. zwischen dem Inneren des Entladungsgefäßes und den Zinken 3 eine völlige galvanische Trennung vorliegt. Bei der vorgenommenen Strukturierung des Bleches 2 als kapazitive Einrichtung im Sinne der Erfindung ergibt sich daraus eine Modulation der in Folge der homogen streifenförmigen Gestaltung der E- lektrodenstreifen 4 im übrigen entlang der Längserstreckung der Stabentladungslampe 1 im wesentlichen ungestört verlaufenden Äquipotentiallinien. Damit prägt die Kammstruktur des Bleches 2 der Feldverteilung innerhalb der Stabentladungslampe 1 eine Struktur mit gleicher Oszillationslänge auf, wobei bei diesem Beispiel praktisch über die gesamte Länge der Stabentladungslampe 1 eine periodische Oszillation vorliegt. Dementsprechend verteilen sich die Entladungsstrukturen innerhalb der Stabentladungslampe 1. Sie sitzen vorzugsweise an den Stellen der Zinken 3 innerhalb des Entla- dungsgefäßes. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in Figur 2 tritt dieser Effekt gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel in Figur 1 dadurch verstärkt auf, daß die Zinken 3 um die Stabentladungslampe 1 jeweils etwa um einen Viertelkreisumfang herumgeführt sind. Man kann diese Modulation auch anschaulich als effektive Elektrodenverbreiterung auffassen.
Im übrigen zeigt Figur 1, daß das Blech 2 nur in einem in der Längserstreckung der Stabentladungslampe 1 mittleren Bereich über einen breiteren Blechteil 5 und zwei Schrauben montiert ist. Hierbei kann die Montage auch an einer Wärmesenke erfolgen, wodurch das Blech 2 insgesamt als Kühleinrichtung wirkt. Wenn die Zinken 3 etwas breiter als gezeichnet ausgeführt werden und einen relativ guten Wärmekontakt zu der Stabentladungslampe 1 haben, beispielsweise indem sie wie in Figur 2 dargestellt über einen Teil des Querschnittsumfangs an dieser anliegen, bildet das Blech 2 eine inhomogene Kühleinrichtung im Sinne der bereits erwähnten früheren Erfindung, ohne daß dadurch die kapazitive Einkopplung in gleicher Weise inhomogen wäre.
Figur 3 zeigt stark schematisch eine alternative Anordnung von Zinken einer im übrigen vergleichbaren Kammstruktur, wobei die Zinken hier mit 6 bezeichnet sind. Die Zinken sind in einem in Figur 3 linken Randbereich der Stabentladungslampe 1 dichter angeordnet als in einem in Figur 3 rechts dargestellten mittleren Bereich, wodurch sich auch eine dichtere Anordnung von Entladungsstrukturen in der Stabentladungslampe 1 ergibt. Hieraus folgt eine Aufhellung des Randbereichs. Eine solche Randaufhellung kann aus verschiedenen Gründen sinnvoll sein, insbesondere kann sie zur Kompensation einer sonst auftretenden Randverdunkelung gewählt werden, also im Grunde nur zur Homogenisierung der Leuchtdichteverteilung dienen. Zur Randaufhellung wird im übrigen verwiesen auf die bereits zitierte US 6 252352 Bl.
Figur 4 zeigt mit den dort dargestellten Zinken 7 eine Variante zu Figur 3 als viertes Ausführungsbeispiel. Hier sind die Zinken 7 im links zu erkennenden Randbereich der Stabentladungslampe zwar nicht dichter angeordnet, jedoch breiter ausgeführt. Dadurch brennen die Entladungsstrukturen im Randbereich heller als im in Figur 4 rechts liegenden mittleren Bereich der Stabentladungslampe 1. Zu beiden Figuren 3 und 4 ist anzumerken, daß die Hetero- genität der Zinkenstruktur 6 bzw. 7 zum Rand hin etwas übertrieben darge- stellt ist. Bei einer praktischen Ausführung wird die Heterogenität in der Regel nur so ausgeprägt sein, daß insgesamt eine möglichst homogene Leuchtdichteverteilung erzielt wird.
Figur 5 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel, ebenfalls in stark schematisierter Darstellung. Mit 1 ist wiederum die bereits erläuterte Stabentladungs- lampe bezeichnet. Auf dieser ist ein mit 8 bezeichneter Metallstreifen aufgebracht, der im linken und rechten äußeren Bereich relativ breit und im mittleren Bereich relativ schmal ausgeführt ist, wobei dazwischen kontinuierliche Übergänge gegeben sind. Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß die Elektrodenstreifen innerhalb der Stabentla- dungslampe 1 nicht strukturiert sind, jedoch wegen einer hohen Lampenleistung eine durchgehende vorhangartige Entladung brennt. (Jedoch können die Elektrodenstreifen auch strukturiert sein, wie dies aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist.) Hier hat die vorliegende Erfindung lediglich die Aufgabe, für die bereits erläuterte Randaufhellung zu sorgen. Dementspre- chend moduliert die kapazitive Einrichtung 8 die Feldlinien zwar über im wesentlichen die gesamte Länge der Stabentladungslampe 1, jedoch unabhängig von Zwischenentladungsabständen. Diese Modulation könnte auch ausschließlich im Randbereich vorliegen. Jedoch soll erfindungsgemäß zumindest im Randbereich der Längserstreckung der stillen Entladungslampe oder über im wesentlichen ihre gesamte Länge in der Längsrichtung die erfindungsgemäße Modulation vorliegen.
Diese Modulation ist in dem Sinn oszillierend, als sie einer „Hin-und-her-" oder „Auf-und-ab-Verschiebung" mit einem Zwischenmaximum bzw. -mi- nimum entspricht. Das würde auch dann gelten, wenn der mittlere Bereich des Metallstreifens 8 fehlen würde.
Natürlich könnte das fünfte Ausführungsbeispiel aus Figur 5 auch mit dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel kombiniert sein, so daß auf eine Strukturierung der Elektrodenstreifen 4 selbst verzichtet werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Entladungslampe für dielektrisch behinderte Entladungen mit einem mit einem Entladungsmedium gefüllten Entladungsgefäß (1) und Entladungselektroden (4), die zumindest teilweise durch eine dielektrische Schicht von dem Entladungsmedium getrennt sind, wobei das Entladungsgefäß (1) zumindest entlang einer Längsrichtung ausgedehnt ist, gekennzeichnet durch eine elektrisch leitende und von den Elektroden gleichspannungsmäßig elektrisch isolierte Einrichtung (2, 3, 5, 6-8), die an zumindest eine der Elektroden (4) wechselspannungsmäßig kapazitiv gekoppelt ist, wobei die leitende Einrichtung (2, 3, 5, 6-8) dazu ausgelegt ist, durch die kapazitive Kopplung an die Elektrode (4) die durch das elektrische Feld zwischen den Elektroden (4) definierten Äquipotentiallinien entlang der Längsrichtung zu modulieren.
2. Entladungslampe nach Anspruch 1, bei der die Modulation räumlich oszillierend ist.
3. Entladungslampe nach Anspruch 2, bei der die oszillierende Modula- tion eine an Zwischenabstände zwischen einzelnen Entladungsstrukturen angepaßte Oszillationslängenskala aufweist.
4. Entladungslampe nach Anspruch 2 oder 3, bei der die oszillierende Modulation periodisch ist.
5. Entladungslampe nach Anspruch 3, auch in Verbindung mit An- spruch 4, bei der die Oszillationslängenskala im Bereich von höchstens dem 6-fachen des Entladungsabstandes liegt.
6. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die leitende Einrichtung (3) doppelt vorgesehen ist, wobei jede der lei- tenden Einrichtungen (3) mit jeweils zumindest einer Elektrode (4) jeweils einer anderen Polarität kapazitiv gekoppelt ist.
7. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Elektroden (4) im Inneren des Entladungsgefäßes (1) und die leitende^) Einrichtung(en) (2, 3, 5, 6-8) außerhalb des Entladungsgefä- ßes (1) angeordnet sind.
8. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die leitende Einrichtung (3, 6, 7) eine oder ein Teil einer Halterung des Entladungsgefäßes ist.
9. Entladun'gslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer thermischen Einrichtung zur Steuerung des Wärmetransports in die / aus der Lampe in entlang der Längsrichtung inhomogener Weise, die so ausgelegt ist, daß im Betrieb die Temperatur in der Lampe entlang der Längsrichtung homogenisiert wird.
10. Entladungslampe nach Anspruch 9, bei der die thermische Einrich- tung Kühlrippen aufweist, die entlang der Längsrichtung hinsichtlich ihres Vorhandenseins, ihrer Ausdehnung und/ oder ihrer Dichte inhomogen angeordnet sind.
11. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die elektrisch leitende Einrichtung (3) eine kapazitive Kopplung zwi- schen der mit ihr gekoppelten Elektrode (4) und zu der Gegenelektrode (4) näher liegenden Teilen des Entladungsraumes bewirkt.
12. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Modulation durch die kapazitive Kopplung zur Randaufhellung bei der Entladungslampe dient.
13. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Entladungsgefäß (1) stabförmig langgestreckt ist.
14. Entladungslampe nach Anspruch 13, die für eine Kopiereinrichtung oder eine Scaneinrichtung ausgelegt ist.
15. Entladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, die als Flachstrahler ausgebildet ist.
16. Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem für ein gepulstes Betriebsverfahren ausgelegten Vorschaltgerät.
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