EP1417699B1 - Discharge lamp with starting aid - Google Patents

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EP1417699B1
EP1417699B1 EP02748616A EP02748616A EP1417699B1 EP 1417699 B1 EP1417699 B1 EP 1417699B1 EP 02748616 A EP02748616 A EP 02748616A EP 02748616 A EP02748616 A EP 02748616A EP 1417699 B1 EP1417699 B1 EP 1417699B1
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EP
European Patent Office
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vuv
layer
reflection layer
wall
discharge lamp
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EP02748616A
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Gerhard DÖLL
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/54—Igniting arrangements, e.g. promoting ionisation for starting
    • H01J61/545—Igniting arrangements, e.g. promoting ionisation for starting using an auxiliary electrode inside the vessel

Definitions

  • the invention relates to a dielectric barrier discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • Dielectric barrier discharge lamps are sources of electromagnetic Radiation based on dielectrically impeded gas discharges.
  • the discharge vessel is usually filled with a noble gas, for example xenon, or a gas mixture.
  • a noble gas for example xenon
  • a gas mixture for example xenon
  • excimers are formed.
  • Excimers are excited molecules, such as Xe 2 *, which emit electromagnetic radiation when they return to the normally unbound ground state. In the case of Xe 2 *, the maximum of the molecular band radiation is about 172 nm (VUV radiation).
  • the present invention relates to a dielectric barrier discharge lamp having a phosphor layer applied on the inner wall of the discharge vessel, which serves to convert the invisible VUV radiation into visible (VIS) radiation (light).
  • a VUV / VIS reflection layer for example Al 2 O 3 and TiO 2
  • the VUV / VIS reflection layer reflects, on the one hand, the portion of the short-wave radiation emitted by the gas discharge, which initially passes through the phosphor layer, back into the phosphor layer. Otherwise, this portion would be largely absorbed by the discharge vessel wall and thus permanently lost for conversion to light by the phosphor layer.
  • the reflection layer also reflects the visible light, so that it is emitted only over the reflection-layer-free region of the discharge vessel. In this respect, the reflection layer serves to increase the luminance in the region of the lamp provided for the light emission.
  • the shape of the discharge vessel of the lamp plays for the beneficial effect the invention at most a minor role.
  • it concerns the invention also called flat lamps and rod-shaped aperture lamps.
  • the discharge vessel is essentially a Base plate and an associated front panel formed.
  • the VUV / VIS reflection layer is applied to the inner wall of the bottom plate.
  • the Light emission takes place here via the front panel.
  • Flat lamps are suitable especially for large-scale lighting tasks, for example for direct backlighting of displays, e.g. Liquid crystal displays, but also for general lighting.
  • an aperture extending along the longitudinal axis of the lamp remains reflection-free.
  • the aperture may also be phosphor-free or phosphor-coated.
  • a dielectric barrier discharge lamp necessarily requires at least a so-called dielectrically impeded electrode ahead.
  • a dielectric Disabled electrode is opposite the interior of the discharge vessel separated by a dielectric barrier. This dielectric barrier For example, as a dielectric layer covering the electrode be executed, or it is formed by the discharge vessel of the lamp itself, namely, when the electrode on the outer wall of the discharge vessel is arranged.
  • US-A 6 034 470 is a flat lamp with dielectrically impeded electrodes disclosed.
  • the discharge vessel of the lamp consists of a floor and a front panel, the gas-tight over a surrounding frame with each other are connected.
  • the bottom plate is covered with a light-reflecting Layer, i. only the front panel is used for light extraction.
  • the Inner wall of both the bottom and the front panel are with a Phosphor layer coated (Fig. 6b). This results in a high light output or high luminance achieved on the front panel.
  • the disadvantage is the long ignition delay after applying the voltage to the Electrodes of the lamp when the lamp is in darkness, for example within an LCD display. After a long time in darkness It can even happen that the lamp only with opposite can ignite the normal operation significantly increased voltage.
  • EP-A 363 832 shows a flat lamp with dielectrically impeded electrode pairs, which are connected in pairs to the two poles of a high voltage source.
  • the electrodes consist of wires and are embedded in a sheet-like glass dielectric.
  • sliding discharges are formed on the dielectric surface between adjacent electrode wires.
  • a coating for lowering the ignition voltage for the discharge is applied on the dielectric surface.
  • the material for the coating comprises the oxides of magnesium, ytterbium, lanthanum and cerium (MgO, Yb 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 ).
  • a phosphor layer is applied on the outer wall of the glass dielectric opposite transparent plate.
  • the disadvantage is that the dielectric surface does not have a phosphor layer because of the coating for lowering the ignition voltage, as this gives away part of the maximum possible light output.
  • the object of the present invention is to provide a dielectric barrier discharge lamp with phosphor according to the preamble of claim 1 to provide both a high light output and an improved Has ignition behavior.
  • the dielectric barrier discharge lamp according to the invention comprises Discharge vessel on the wall dielectrically impeded electrodes are arranged. On at least a part of the inner wall of the discharge vessel a VUV / VIS reflection layer is applied. On the VUV / VIS reflection layer in turn, a phosphor layer is applied. About that In addition, according to the invention, a subregion of the VUV / VIS reflection layer is obtained additionally the function of a secondary electron emitter to improve the ignition behavior of the lamp too. To this The purpose of the VUV / VIS reflection layer is specifically a material with one high secondary electron emission coefficient selected.
  • the at least one subregion is selected such that there exposed VUV / VIS reflection layer in the electric field of the electrodes exposed to accelerated free electrons. These electrons can so within the phosphor-free subregion by means of collision processes secondary electrons from the VUV / VIS reflection layer. insofar It does not matter for the beneficial effect of the invention, whether the Electrodes disposed on the inner wall and with a separate dielectric layer covered or arranged on the outer wall.
  • the inner wall electrode is only insofar to give preference, as the thickness of the dielectric layer regardless of the thickness of the vessel wall can be selected. In addition, the inner wall electrode safe to touch.
  • the phosphor-free subregion can thereby be realized that either the phosphor removed there subsequently or has already been omitted when applying.
  • the phosphor layer does not cover the inner wall of the discharge vessel completely covered, it also does not matter whether the at least one phosphor-free subregion within the outer border the phosphor layer or at the edge is arranged. critical is only that the phosphor-free portion of the underlying reflective layer exposed and the phosphor-free portion so in the range of Electrode is arranged that triggered there in operation secondary electrons become.
  • the phosphor-free portion immediately adjacent to an electrode can still hit there electrodes.
  • the shape of the phosphor-free subregion is preferably chosen such that it corresponds to the image or at least a partial image of an electrode corresponds, i. preferably limited the phosphor-free part of the area on the (part) image defined zone above the electrode.
  • the lamp is intended for operation with unipolar voltage pulses is, the phosphor-free portion must be arranged on the anode. Only then can primary electrons in the direction of phosphor-free Accelerated and hit the VUV / VIS reflective layer there secondary electrons for the further development of the Ignition can be triggered. For lamps for operation with bipolar Voltage pulses this distinction is irrelevant, since the electrodes in pairs their roles (instantaneous anode or cathode) depending on the polarity change the momentary voltage pulse.
  • the two electrodes can be fluorescent-free Subarea both separated and connected to be a common portion for both electrodes.
  • the common Partial area is particularly suitable for relatively closely spaced electrodes of a pair of electrodes. For more distant electrodes you will prefer separate parts, to minimize the proportion to lose from the phosphor layer and thus also from the light output.
  • a material with a secondary electron emission coefficient greater than one, in particular greater than two, preferably greater than 3, more preferably in the range between 3 and 15 is selected for the VUV / VIS reflection layer.
  • Porous Al 2 O 3 and / or MgO have proved to be suitable coating materials, for example.
  • the discharge vessel is substantially formed by a base plate and an associated front panel.
  • the VUV / VIS reflection layer is on the inner wall of the base plate applied.
  • Below the reflective layer are elongated, to each other arranged spaced electrodes, wherein at least the electrodes of a Polarity with a dielectric layer, such as glass solder covered are.
  • the electrodes may also be on the outer wall of the discharge vessel be arranged.
  • the vessel wall itself acts as a dielectric.
  • the phosphor layer is arranged on the reflection layer, in the manner described above with at least one phosphor-free portion is provided. For more details on the Referenced embodiment.
  • the discharge vessel may also be tubular, with the VUV / VIS reflection layer, except one along the longitudinal axis of the Lamp extending reflection-layer-free aperture, on the inner wall of the discharge vessel extends. Again, it plays for the beneficial effect the invention does not matter if the electrodes are arranged on the inner wall and covered with a separate dielectric layer or on the outer wall are arranged.
  • Figures 1a and 1b show a schematic plan view of a base plate 1 a flat lamp or a cross section through a complete Flat lamp on the basis of the base plate 1 in Figure 1a along the line AA.
  • the base plate 1 is connected by means of a peripheral frame 2 with a front panel 3 to a gas-tight flat discharge vessel. Inside the flat lamp is a gas filling made of xenon with a filling pressure of 10 kPa.
  • a gas filling made of xenon with a filling pressure of 10 kPa.
  • strip-like electrode tracks 4 are printed from Leitsilberlot with a width of about 1 mm and a thickness of about 10 microns. Their mutual distance is about 6 mm.
  • the strip-like electrodes 4 are alternately connected to one of the two poles of a voltage source supplying a voltage source. As a result, numerous partial discharges are formed between the directly adjacent electrode tracks.
  • the partial discharges are essentially adjacent to one another along the electrode web (more precisely above the uppermost functional layer covering the electrode webs) of one (instantaneous) polarity, reaching into the gas-filled discharge space and ending on the uppermost, the adjacent electrode with (momentarily) opposite one another Polarity covering functional layer.
  • a dielectric layer 5 of glass solder whose thickness is about 250 microns.
  • the dielectric layer 5 is followed by a VUV / VIS reflection layer 6 made of Al 2 O 3 and finally followed by a phosphor layer 7 consisting of a three-band phosphor mixture for producing white light.
  • the phosphor layer 7 has four phosphor-free subregions 8, in which the VUV / VIS reflection layer 6 arranged underneath the phosphor layer 7 comes to light. For this purpose, the corresponding regions of the VUV / VIS reflection layer 6 were covered with the phosphor before printing.
  • the phosphor-free partial regions 8 correspond in shape to a partial image of the strip-like electrodes 4, specifically corresponding to an approximately 5 mm long strip.
  • Each of two of the four phosphor-free subregions 8 are arranged on the two sides of the base plate 1 running parallel to the electrodes 4 and on one end of each of the two outer electrodes 4.
  • the phosphor-free subregions 8 are arranged in the edge region of the visible surface of the flat lamp and nevertheless within the electric field of the electrodes 4.
  • the VUV / VIS reflection layer 6 functions as a secondary electron emitter and thus improves the ignitability of the lamp.
  • the inner wall of the front panel 3 is also coated with a phosphor layer 9, consisting of the phosphor mixture of the phosphor layer 7 of the base plate.

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Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine dielektrische Barrieren-Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a dielectric barrier discharge lamp according to the preamble of claim 1.

Dielektrische Barrieren-Entladungslampen sind Quellen elektromagnetischer Strahlung auf der Basis dielektrisch behinderter Gasentladungen.Dielectric barrier discharge lamps are sources of electromagnetic Radiation based on dielectrically impeded gas discharges.

Das Entladungsgefäß ist üblicherweise mit einem Edelgas, beispielsweise Xenon, oder einer Gasmischung gefüllt. Während der Gasentladung, die bevorzugt mittels eines in der US-A 5,604,410 beschriebenen gepulsten Betriebsverfahrens betrieben wird, werden sogenannte Excimere gebildet. Excimere sind angeregte Moleküle, z.B. Xe2*, die bei der Rückkehr in den in der Regel ungebundenen Grundzustand elektromagnetische Strahlung emittieren. Im Falle von Xe2* liegt das Maximum der Molekülbandenstrahlung bei ca. 172 nm (VUV-Strahlung).The discharge vessel is usually filled with a noble gas, for example xenon, or a gas mixture. During the gas discharge, which is preferably operated by means of a pulsed operating method described in US-A 5,604,410, so-called excimers are formed. Excimers are excited molecules, such as Xe 2 *, which emit electromagnetic radiation when they return to the normally unbound ground state. In the case of Xe 2 *, the maximum of the molecular band radiation is about 172 nm (VUV radiation).

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine dielektrische Barrieren-Entladungslampe mit einer auf der Innenwand des Entladungsgefäßes aufgebrachten Leuchtstoffschicht, die zur Konvertierung der unsichtbaren VUV-Strahlung in sichtbare (VIS-)Strahlung (Licht) dient. Auf einem Teil der Innenwand des Entladungsgefäßes ist unterhalb der Leuchtstoffschicht eine VUV/VIS-Reflexionsschicht, beispielsweise Al2O3 und TiO2 aufgebracht. Diese erhöht die Lichtausbeute der Lampe. Die VUV/VIS-Reflexionsschicht reflektiert nämlich zum einen den durch die Leuchtstoffschicht zunächst hindurchtretenden Anteil der von der Gasentladung emittierten kurzwelligen Strahlung in die Leuchtstoffschicht zurück. Andernfalls würde dieser Anteil großenteils von der Entladungsgefäßwand absorbiert und wäre so für die Konversion in Licht durch die Leuchtstoffschicht endgültig verloren. Zum anderen reflektiert die Reflexionsschicht aber auch das sichtbare Licht, so dass es nur über den reflexionsschichtfreien Bereich des Entladungsgefäßes abgestrahlt wird. Insofern dient die Reflexionsschicht zur Erhöhung der Leuchtdichte in dem für die Lichtabstrahlung vorgesehenen Bereich der Lampe.The present invention relates to a dielectric barrier discharge lamp having a phosphor layer applied on the inner wall of the discharge vessel, which serves to convert the invisible VUV radiation into visible (VIS) radiation (light). On a part of the inner wall of the discharge vessel, a VUV / VIS reflection layer, for example Al 2 O 3 and TiO 2, is applied below the phosphor layer. This increases the luminous efficacy of the lamp. The VUV / VIS reflection layer reflects, on the one hand, the portion of the short-wave radiation emitted by the gas discharge, which initially passes through the phosphor layer, back into the phosphor layer. Otherwise, this portion would be largely absorbed by the discharge vessel wall and thus permanently lost for conversion to light by the phosphor layer. On the other hand, the reflection layer also reflects the visible light, so that it is emitted only over the reflection-layer-free region of the discharge vessel. In this respect, the reflection layer serves to increase the luminance in the region of the lamp provided for the light emission.

Die Form des Entladungsgefäßes der Lampe spielt für die vorteilhafte Wirkung der Erfindung allenfalls eine untergeordnete Rolle. Insbesondere betrifft die Erfindung auch sogenannte Flachlampen und stabförmige Aperturlampen.The shape of the discharge vessel of the lamp plays for the beneficial effect the invention at most a minor role. In particular, it concerns the invention also called flat lamps and rod-shaped aperture lamps.

Bei Flachlampen ist das Entladungsgefäß im wesentlichen durch eine Grundplatte und eine damit verbundene Frontplatte gebildet. Die VUV/VIS-Reflexionsschicht ist auf der Innenwand der Bodenplatte aufgebracht. Die Lichtabstrahlung erfolgt hier also über die Frontplatte. Flachlampen eignen sich insbesondere für großflächige Beleuchtungsaufgaben, beispielsweise für die direkte Hinterleuchtung von Anzeigen, z.B. Flüssigkristallanzeigen, aber auch für die Allgemeinbeleuchtung.In flat lamps, the discharge vessel is essentially a Base plate and an associated front panel formed. The VUV / VIS reflection layer is applied to the inner wall of the bottom plate. The Light emission takes place here via the front panel. Flat lamps are suitable especially for large-scale lighting tasks, for example for direct backlighting of displays, e.g. Liquid crystal displays, but also for general lighting.

Bei stabförmigen Aperturlampen bleibt eine sich entlang der Längsachse der Lampe erstreckende Apertur reflexionsschichtfrei. Die Apertur kann wahlweise ebenfalls leuchtstofffrei oder mit Leuchtstoff beschichtet sein. Derartige Lampen werden insbesondere in Geräten für die Büroautomation (OA = Office Automation), z.B. Farbkopierer und -scanner, für die Signalbeleuchtung, z.B. als Brems- und Richtungsanzeigelicht in Automobilen, für die Hilfsbeleuchtung, z.B. der Innenbeleuchtung von Automobilen, sowie für die Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen, z.B. Flüssigkristallanzeigen, als sogenannte "Edge Type Backlights" eingesetzt.With rod-shaped aperture lamps, an aperture extending along the longitudinal axis of the lamp remains reflection-free. Optionally, the aperture may also be phosphor-free or phosphor-coated. Such lamps are in particular in devices for office automation (OA = O ffice A utomation), eg color copiers and scanners, for signal lighting, such as brake and direction indicator lights in automobiles, for auxiliary lighting, eg the interior lighting of automobiles, as well as for Backlighting of displays, eg liquid crystal displays, used as so-called "edge type backlights".

Eine dielektrische Barrieren-Entladungslampe setzt notwendigerweise mindestens eine sogenannte dielektrisch behinderte Elektrode voraus. Eine dielektrisch behinderte Elektrode ist gegenüber dem Innern des Entladungsgefäßes mittels einer dielektrischen Barriere getrennt. Diese dielektrischen Barriere kann beispielsweise als eine die Elektrode bedeckende dielektrische Schicht ausgeführt sein, oder sie ist durch das Entladungsgefäß der Lampe selbst gebildet, nämlich wenn die Elektrode auf der Außenwand des Entladungsgefäßes angeordnet ist.A dielectric barrier discharge lamp necessarily requires at least a so-called dielectrically impeded electrode ahead. A dielectric Disabled electrode is opposite the interior of the discharge vessel separated by a dielectric barrier. This dielectric barrier For example, as a dielectric layer covering the electrode be executed, or it is formed by the discharge vessel of the lamp itself, namely, when the electrode on the outer wall of the discharge vessel is arranged.

Aufgrund der dielektrischen Barriere ist für den Betrieb derartiger Lampen eine zeitveränderliche Spannung zwischen den Elektroden erforderlich, beispielsweise eine sinusförmige Wechselspannung oder pulsförmige Spannung wie in der vorstehend genannten US-A 5,604,410 offenbart.Due to the dielectric barrier is for the operation of such lamps a time-varying voltage between the electrodes required, for example a sinusoidal AC voltage or pulsed voltage as disclosed in the aforementioned US Pat. No. 5,604,410.

Stand der TechnikState of the art

In der US-A 6 034 470 ist eine Flachlampe mit dielektrisch behinderten Elektroden offenbart. Das Entladungsgefäß der Lampe besteht aus einer Boden- und einer Frontplatte, die über einen umlaufenden Rahmen gasdicht miteinander verbunden sind. Die Bodenplatte ist mit einer lichtreflektierenden Schicht versehen, d.h. nur die Frontplatte dient zur Lichtauskopplung. Die Innenwand sowohl der Boden- als auch der Frontplatte sind mit einer Leuchtstoffschicht beschichtet (Fig. 6b). Dadurch wird eine hohe Lichtausbeute bzw. hohe Leuchtdichte auf der Frontplatte erzielt. Nachteilig ist allerdings die lange Zündverzögerung nach dem Anlegen der Spannung an die Elektroden der Lampe, wenn sich die Lampe in Dunkelheit befindet, beispielsweise innerhalb einer LCD-Anzeige. Nach geraumer Zeit in Dunkelheit kann es sogar vorkommen, dass sich die Lampe nur noch mit gegenüber dem Normalbetrieb deutlich erhöhter Spannung zünden lässt.In US-A 6 034 470 is a flat lamp with dielectrically impeded electrodes disclosed. The discharge vessel of the lamp consists of a floor and a front panel, the gas-tight over a surrounding frame with each other are connected. The bottom plate is covered with a light-reflecting Layer, i. only the front panel is used for light extraction. The Inner wall of both the bottom and the front panel are with a Phosphor layer coated (Fig. 6b). This results in a high light output or high luminance achieved on the front panel. The disadvantage, however, is the long ignition delay after applying the voltage to the Electrodes of the lamp when the lamp is in darkness, for example within an LCD display. After a long time in darkness It can even happen that the lamp only with opposite can ignite the normal operation significantly increased voltage.

Die EP-A 363 832 zeigt eine Flachlampe mit dielektrisch behinderten Elektrodenpaaren, die paarweise an die beiden Pole einer Hochspannungsquelle angeschlossen sind. Die Elektroden bestehen aus Drähten und sind in ein flächiges Glasdielektrikum eingebettet. Im Betrieb bilden sich auf der Dielektrikumsoberfläche zwischen jeweils benachbarten Elektrodendrähten Gleitentladungen aus. Auf der Dielektrikumsoberfläche ist eine Beschichtung zur Erniedrigung der Zündspannung für die Entladung aufgebracht. Das Material für die Beschichtung umfasst die Oxide von Magnesium, Ytterbium, Lanthan und Zer (MgO, Yb2O3, La2O3, CeO2). Auf der Außenwand der dem Glasdielektrikum gegenüberliegenden transparenten Platte ist eine Leuchtstoffschicht aufgebracht. Nachteilig ist, dass die Dielektrikumsoberfläche wegen der Beschichtung zur Erniedrigung der Zündspannung keine Leuchtstoffschicht aufweist, da dadurch ein Teil der maximal möglichen Lichtausbeute verschenkt wird.EP-A 363 832 shows a flat lamp with dielectrically impeded electrode pairs, which are connected in pairs to the two poles of a high voltage source. The electrodes consist of wires and are embedded in a sheet-like glass dielectric. In operation, sliding discharges are formed on the dielectric surface between adjacent electrode wires. On the dielectric surface, a coating for lowering the ignition voltage for the discharge is applied. The material for the coating comprises the oxides of magnesium, ytterbium, lanthanum and cerium (MgO, Yb 2 O 3 , La 2 O 3 , CeO 2 ). On the outer wall of the glass dielectric opposite transparent plate, a phosphor layer is applied. The disadvantage is that the dielectric surface does not have a phosphor layer because of the coating for lowering the ignition voltage, as this gives away part of the maximum possible light output.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine dielektrische Barrieren-Entladungslampe mit Leuchtstoff gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die sowohl eine hohe Lichtausbeute als auch ein verbessertes Zündverhalten aufweist.The object of the present invention is to provide a dielectric barrier discharge lamp with phosphor according to the preamble of claim 1 to provide both a high light output and an improved Has ignition behavior.

Diese Aufgabe wird bei einer Lampe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. This object is achieved with a lamp having the features of the preamble of claim 1 by the features of the characterizing part of the claim 1 solved. Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße dielektrische Barrieren-Entladungslampe weist ein Entladungsgefäß auf, auf dessen Wand dielektrisch behinderte Elektroden angeordnet sind. Auf zumindest einem Teil der Innenwand des Entladungsgefäßes ist eine VUV/VIS-Reflexionsschicht aufgebracht. Auf der VUV/VIS-Reflexionsschicht wiederum ist eine Leuchtstoffschicht aufgebracht. Darüber hinaus kommt erfindungsgemäß einem Teilbereich der VUV/VIS-Reflexionsschicht noch zusätzlich die Funktion eines Sekundärelektronenemitters zur Verbesserung des Zündverhaltens der Lampe zu. Zu diesem Zweck ist für die VUV/VIS-Reflexionsschicht gezielt ein Material mit einem hohen Sekundärelektronenemissionskoeffizienten gewählt. Außerdem ist in der Leuchtstoffschicht mindestens ein Teilbereich ohne Leuchtstoff vorgesehen, wobei dieser mindestens eine Teilbereich die darunter liegende VUV/VIS-Reflexionsschicht partiell freilegt und außerdem zumindest in unmittelbarer Nähe einer oder mehrerer Elektroden angeordnet ist. Dies bedeutet, dass der mindestens eine Teilbereich derart gewählt ist, dass die dort freigelegte VUV/VIS-Reflexionsschicht den im elektrischen Feld der Elektroden beschleunigten freien Elektronen ausgesetzt ist. Diese Elektronen können so innerhalb des leuchtstofffreien Teilbereichs mittels Stoßprozesse Sekundärelektronen aus der VUV/VIS-Reflexionsschicht auslösen. Insofern spielt es für die vorteilhafte Wirkung der Erfindung auch keine Rolle, ob die Elektroden auf der Innenwand angeordnet und mit einer separaten Dielektrikumschicht bedeckt oder aber auf der Außenwand angeordnet sind. Wesentlich ist dabei lediglich, dass das von den Elektroden erzeugte elektrische Feld in der vorstehend beschriebenen Weise auf den jeweiligen leuchtstofffreien Teilbereich wirken kann. Der Innenwandelektrode ist nur insofern der Vorzug zu geben, als die Dicke der Dielektrikumschicht unabhängig von der Dicke der Gefäßwand gewählt werden kann. Außerdem ist die Innenwandelektrode berührungssicher. Der leuchtstofffreie Teilbereich kann dadurch realisiert sein, dass entweder der Leuchtstoff dort nachträglich entfernt oder beim Aufbringen bereits ausgespart wurde.The dielectric barrier discharge lamp according to the invention comprises Discharge vessel on the wall dielectrically impeded electrodes are arranged. On at least a part of the inner wall of the discharge vessel a VUV / VIS reflection layer is applied. On the VUV / VIS reflection layer in turn, a phosphor layer is applied. About that In addition, according to the invention, a subregion of the VUV / VIS reflection layer is obtained additionally the function of a secondary electron emitter to improve the ignition behavior of the lamp too. To this The purpose of the VUV / VIS reflection layer is specifically a material with one high secondary electron emission coefficient selected. It is also in the phosphor layer provided at least a portion without phosphor, this at least a portion of the underlying VUV / VIS reflective layer partially exposed and also at least in is arranged in the immediate vicinity of one or more electrodes. This means, that the at least one subregion is selected such that there exposed VUV / VIS reflection layer in the electric field of the electrodes exposed to accelerated free electrons. These electrons can so within the phosphor-free subregion by means of collision processes secondary electrons from the VUV / VIS reflection layer. insofar It does not matter for the beneficial effect of the invention, whether the Electrodes disposed on the inner wall and with a separate dielectric layer covered or arranged on the outer wall. It is only essential that the electrical generated by the electrodes Field in the manner described above on the respective phosphor-free Part area can act. The inner wall electrode is only insofar to give preference, as the thickness of the dielectric layer regardless of the thickness of the vessel wall can be selected. In addition, the inner wall electrode safe to touch. The phosphor-free subregion can thereby be realized that either the phosphor removed there subsequently or has already been omitted when applying.

Selbstverständlich können innerhalb des Entladungsgefäßes auch zwei oder mehrere solcher Teilbereiche vorgesehen sein, um dadurch die Wahrscheinlichkeit für eine rasche Zündung zu erhöhen.Of course, within the discharge vessel and two or several such subregions may be provided to thereby reduce the likelihood for a quick ignition increase.

Falls die Leuchtstoffschicht die Innenwand des Entladungsgefäßes nicht vollständig bedeckt, spielt es außerdem keine entscheidende Rolle, ob der mindestens eine leuchtstofffreie Teilbereich innerhalb der äußeren Umrandung der Leuchtstoffschicht oder an deren Rand angeordnet ist. Entscheidend ist nur, dass der leuchtstofffreie Teilbereich die darunter liegende Reflexionsschicht freilegt und der leuchtstofffreie Teilbereich so im Bereich einer Elektrode angeordnet ist, dass dort im Betrieb Sekundärelektronen ausgelöst werden.If the phosphor layer does not cover the inner wall of the discharge vessel completely covered, it also does not matter whether the at least one phosphor-free subregion within the outer border the phosphor layer or at the edge is arranged. critical is only that the phosphor-free portion of the underlying reflective layer exposed and the phosphor-free portion so in the range of Electrode is arranged that triggered there in operation secondary electrons become.

Zwar ist es möglicherweise auch ausreichend, wenn der leuchtstofffreie Teilbereich unmittelbar neben einer Elektrode angrenzt, da aufgrund elektrischer Streufelder auch dort noch Elektroden auftreffen können. Allerdings ist die Wirksamkeit der Zündhilfe höher, wenn der leuchtstofffreie Teilbereich direkt über mindestens einer Elektrode angeordnet ist. Zusätzlich ist die Form des leuchtstofffreien Teilbereichs bevorzugt so gewählt, dass sie dem Abbild oder zumindest Teilabbild einer Elektrode entspricht, d.h. bevorzugt beschränkt sich der leuchtstofffreie Teilbereich auf die durch das (Teil)abbild oberhalb der Elektrode definierte Zone.Although it may also be sufficient if the phosphor-free portion immediately adjacent to an electrode, as due to electrical Stray fields can still hit there electrodes. However, that is Effectiveness of the ignition aid higher, if the fluorescent-free sub-area directly is arranged over at least one electrode. In addition, the shape of the phosphor-free subregion is preferably chosen such that it corresponds to the image or at least a partial image of an electrode corresponds, i. preferably limited the phosphor-free part of the area on the (part) image defined zone above the electrode.

Sofern die Lampe für den Betrieb mit unipolaren Spannungspulsen vorgesehen ist, muss der leuchtstofffreie Teilbereich auf der Anode angeordnet sein. Nur dann können nämlich Primärelektronen in Richtung leuchtstofffreier Teilbereich beschleunigt und beim Auftreffen auf die VUV/VIS-Reflexionsschicht dort Sekundärelektronen für die weitere Entwicklung des Zündvorgangs ausgelöst werden. Bei Lampen für den Betrieb mit bipolaren Spannungspulsen ist diese Unterscheidung unerheblich, da die Elektroden paarweise ihre Rollen (momentane Anode bzw. Kathode) je nach Polarität des momentanen Spannungspulses wechseln.Provided the lamp is intended for operation with unipolar voltage pulses is, the phosphor-free portion must be arranged on the anode. Only then can primary electrons in the direction of phosphor-free Accelerated and hit the VUV / VIS reflective layer there secondary electrons for the further development of the Ignition can be triggered. For lamps for operation with bipolar Voltage pulses this distinction is irrelevant, since the electrodes in pairs their roles (instantaneous anode or cathode) depending on the polarity change the momentary voltage pulse.

Außerdem ist es beim bipolaren Betrieb vorteilhaft, über den beiden Elektroden eines Elektrodenpaares einen leuchtstofffreien Teilbereich anzuordnen. Dann ist nämlich sicher gestellt, dass bei jedem Spannungspuls, unabhängig von dessen Polarität, die momentane Anode jedenfalls einen leuchtstofffreien Teilbereich aufweist und somit eine Sekundärelektronenemission stattfinden kann. Außerdem erhöht sich bei dieser Variante die Wahrscheinlichkeit für eine rasche und zuverlässige Zündung. Dabei können die beiden leuchtstofffreien Teilbereich sowohl voneinander getrennt als auch zusammenhängend zu einem gemeinsamen Teilbereich für beide Elektroden sein. Der gemeinsamen Teilbereich bietet sich insbesondere für relativ eng benachbarte Elektroden eines Elektrodenpaares an. Bei weiter auseinander liegenden Elektroden wird man getrennte Teilbereiche vorziehen, um möglichst wenig Anteil von der Leuchtstoffschicht und damit auch von der Lichtausbeute zu verlieren.In addition, it is advantageous in bipolar mode, over the two electrodes a pair of electrodes to arrange a phosphor-free portion. Then it is ensured that at every voltage pulse, independently of its polarity, the instantaneous anode in any case a phosphor-free Partial area and thus take place a secondary electron emission can. In addition, this variant increases the probability of a fast and reliable ignition. The two can be fluorescent-free Subarea both separated and connected to be a common portion for both electrodes. The common Partial area is particularly suitable for relatively closely spaced electrodes of a pair of electrodes. For more distant electrodes you will prefer separate parts, to minimize the proportion to lose from the phosphor layer and thus also from the light output.

Für die Funktionsfähigkeit als Sekundärelektronenemitter zu gewährleisten, wird für die VUV/VIS-Reflexionsschicht ein Material mit einem Sekundärelektronenemissionskoeffizienten größer eins, insbesondere größer zwei, bevorzugt größer 3, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 3 und 15 gewählt. Als geeignetes Beschichtungsmaterial haben sich z.B. poröses Al2O3 und/oder MgO erwiesen.To ensure the functionality as a secondary electron emitter, a material with a secondary electron emission coefficient greater than one, in particular greater than two, preferably greater than 3, more preferably in the range between 3 and 15 is selected for the VUV / VIS reflection layer. Porous Al 2 O 3 and / or MgO have proved to be suitable coating materials, for example.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Entladungsgefäß im wesentlichen durch eine Grundplatte und eine damit verbundene Frontplatte gebildet. Die VUV/VIS-Reflexionsschicht ist auf der Innenwand der Grundplatte aufgebracht. Unterhalb der Reflexionsschicht sind längliche, zueinander beabstandete Elektroden angeordnet, wobei zumindest die Elektroden einer Polarität mit einer dielektrischen Schicht, beispielsweise aus Glaslot bedeckt sind. Alternativ können die Elektroden auch auf der Außenwand des Entladungsgefäßes angeordnet sein. Dann fungiert die Gefäßwand selbst als Dielektrikum. Jedenfalls ist auf der Reflexionsschicht die Leuchtstoffschicht angeordnet, die in der vorstehend beschriebenen Weise mit mindestens einem leuchtstofffreien Teilbereich versehen ist. Für weitere Details wird auf das Ausführungsbeispiel verwiesen.In a preferred embodiment, the discharge vessel is substantially formed by a base plate and an associated front panel. The VUV / VIS reflection layer is on the inner wall of the base plate applied. Below the reflective layer are elongated, to each other arranged spaced electrodes, wherein at least the electrodes of a Polarity with a dielectric layer, such as glass solder covered are. Alternatively, the electrodes may also be on the outer wall of the discharge vessel be arranged. Then the vessel wall itself acts as a dielectric. In any case, the phosphor layer is arranged on the reflection layer, in the manner described above with at least one phosphor-free portion is provided. For more details on the Referenced embodiment.

Das Entladungsgefäß kann auch rohrförmig sein, wobei sich die VUV/VIS-Reflexionsschicht, mit Ausnahme einer sich entlang der Längsachse der Lampe erstreckenden reflexionsschichtfreien Apertur, auf der Innenwand des Entladungsgefäßes erstreckt. Auch hier spielt es für die vorteilhafte Wirkung der Erfindung keine Rolle, ob die Elektroden auf der Innenwand angeordnet und mit einer separaten Dielektrikumsschicht bedeckt oder aber auf der Außenwand angeordnet sind.The discharge vessel may also be tubular, with the VUV / VIS reflection layer, except one along the longitudinal axis of the Lamp extending reflection-layer-free aperture, on the inner wall of the discharge vessel extends. Again, it plays for the beneficial effect the invention does not matter if the electrodes are arranged on the inner wall and covered with a separate dielectric layer or on the outer wall are arranged.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Folgenden soll die Erfindung am Beispiel eines Flachlampe näher erläutert werden. Die erfindungsgemäßen Vorteile kommen aber auch bei anderen Gefäßgeometrien zur Geltung, insbesondere auch bei Lampen mit rohrförmigem Entladungsgefäß. Es zeigen:

Figur 1a
eine schematische Draufsicht auf eine Grundplatte einer Flachlampe,
Figur 1b
einen Querschnitt durch eine vollständige Flachlampe auf der Basis der Grundplatte in Figur 1a entlang der Linie AA.
In the following, the invention will be explained in more detail using the example of a flat lamp. However, the advantages according to the invention are also evident in other vessel geometries, in particular also in lamps with a tubular discharge vessel. Show it:
FIG. 1a
a schematic plan view of a base plate of a flat lamp,
FIG. 1b
a cross-section through a complete flat lamp on the basis of the base plate in Figure 1a along the line AA.

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Die Figuren 1a und 1b zeigen eine schematische Draufsicht auf eine Grundplatte 1 einer Flachlampe bzw. einen Querschnitt durch eine vollständige Flachlampe auf der Basis der Grundplatte 1 in Figur 1a entlang der Linie AA.Figures 1a and 1b show a schematic plan view of a base plate 1 a flat lamp or a cross section through a complete Flat lamp on the basis of the base plate 1 in Figure 1a along the line AA.

Die Grundplatte 1 ist mittels eines umlaufenden Rahmens 2 mit einer Frontplatte 3 zu einem gasdichten flachen Entladungsgefäß verbunden. Im Innern der Flachlampe befindet sich eine Gasfüllung aus Xenon mit einem Fülldruck von 10 kPa. Auf der Innenwand der Grundplatte 1 sind zahlreiche streifenartige Elektrodenbahnen 4 aus Leitsilberlot mit einer Breite von ca. 1 mm und einer Dicke von ca. 10 µm aufgedruckt. Ihr gegenseitiger Abstand beträgt ca. 6 mm. Für den Betrieb sind die streifenartigen Elektroden 4 abwechselnd an einen der beiden Pole einer eine Impulsspannungsfolge liefernden Spannungsquelle angeschlossen. Dadurch bilden sich zwischen den unmittelbar benachbarten Elektrodenbahnen zahlreiche Teilentladungen aus. Dabei setzen die Teilentladungen im wesentlichen nebeneinander entlang der Elektrodenbahn (genauer gesagt oberhalb der obersten, die Elektrodenbahnen bedeckenden funktionellen Schicht) einer (momentanen) Polarität an, greifen in den gasgefüllten Entladungsraum hinein und enden auf der obersten, die benachbarte Elektrode mit (momentan) entgegengesetzter Polarität bedeckenden funktionellen Schicht. Für weitere Details hierzu wird auf die USA 5 994 849 verwiesen. Auf die Elektroden 4 sowie die umliegende Innenwand der Grundplatte 1 folgt eine Dielektrikumschicht 5 aus Glaslot, deren Dicke ca. 250 µm beträgt. Auf die Dielektrikumschicht 5 folgt eine VUV/VIS-Reflexionsschicht 6 aus Al2O3 und auf letzterer folgt schließlich eine Leuchtstoffschicht 7, bestehend aus einem Dreibandenleuchtstoffgemisch zur Erzeugung von weißem Licht. Die Leuchtstoffschicht 7 weist vier leuchtstofffreie Teilbereiche 8 auf, in denen die unterhalb der Leuchtstoffschicht 7 angeordnete VUV/VIS-Reflexionsschicht 6 zum Vorschein kommt. Dazu wurden die korrespondierenden Bereiche der VUV/VIS-Reflexionsschicht 6 vor dem Bedrucken mit dem Leuchtstoff abgedeckt. Die leuchtstofffreien Teilbereiche 8 entsprechen von der Form einem Teilabbild der streifenartigen Elektroden 4 und zwar entsprechend einem ca. 5 mm langen Streifen. Je zwei der insgesamt vier leuchtstofffreien Teilbereiche 8 sind an den beiden parallel zu den Elektroden 4 verlaufenden Seiten der Grundplatte 1 sowie an je einem Ende der beiden äußeren Elektroden 4 angeordnet. Auf diese Weise sind die leuchtstofffreien Teilbereiche 8 im zwar Randbereich der Sichtfläche der Flachlampe und dennoch innerhalb des elektrischen Feldes der Elektroden 4 angeordnet. Somit funktioniert innerhalb der leuchtstofffreien Teilbereiche 8 die VUV/VIS-Reflexionsschicht 6 als Sekundärelektronenemitter und verbessert so die Zündfähigkeit der Lampe. Die Innenwand der Frontplatte 3 ist ebenfalls mit einer Leuchtstoffschicht 9, bestehend aus dem Leuchtstoffgemisch der Leuchtstoffschicht 7 der Grundplatte, beschichtet.The base plate 1 is connected by means of a peripheral frame 2 with a front panel 3 to a gas-tight flat discharge vessel. Inside the flat lamp is a gas filling made of xenon with a filling pressure of 10 kPa. On the inner wall of the base plate 1 numerous strip-like electrode tracks 4 are printed from Leitsilberlot with a width of about 1 mm and a thickness of about 10 microns. Their mutual distance is about 6 mm. For operation, the strip-like electrodes 4 are alternately connected to one of the two poles of a voltage source supplying a voltage source. As a result, numerous partial discharges are formed between the directly adjacent electrode tracks. In this case, the partial discharges are essentially adjacent to one another along the electrode web (more precisely above the uppermost functional layer covering the electrode webs) of one (instantaneous) polarity, reaching into the gas-filled discharge space and ending on the uppermost, the adjacent electrode with (momentarily) opposite one another Polarity covering functional layer. For further details, see US 5,994,849. On the electrodes 4 and the surrounding inner wall of the base plate 1 is followed by a dielectric layer 5 of glass solder, whose thickness is about 250 microns. The dielectric layer 5 is followed by a VUV / VIS reflection layer 6 made of Al 2 O 3 and finally followed by a phosphor layer 7 consisting of a three-band phosphor mixture for producing white light. The phosphor layer 7 has four phosphor-free subregions 8, in which the VUV / VIS reflection layer 6 arranged underneath the phosphor layer 7 comes to light. For this purpose, the corresponding regions of the VUV / VIS reflection layer 6 were covered with the phosphor before printing. The phosphor-free partial regions 8 correspond in shape to a partial image of the strip-like electrodes 4, specifically corresponding to an approximately 5 mm long strip. Each of two of the four phosphor-free subregions 8 are arranged on the two sides of the base plate 1 running parallel to the electrodes 4 and on one end of each of the two outer electrodes 4. In this way, the phosphor-free subregions 8 are arranged in the edge region of the visible surface of the flat lamp and nevertheless within the electric field of the electrodes 4. Thus, within the phosphor-free subregions 8, the VUV / VIS reflection layer 6 functions as a secondary electron emitter and thus improves the ignitability of the lamp. The inner wall of the front panel 3 is also coated with a phosphor layer 9, consisting of the phosphor mixture of the phosphor layer 7 of the base plate.

Claims (8)

  1. Dielectric barrier discharge lamp having
    a discharge vessel (1, 2, 3),
    dielectrically impeded electrodes (4), which are arranged on the wall of the discharge vessel,
    a VUV/VIS reflection layer (6), which is applied on at least a part of the inner wall of the discharge vessel,
    a luminescent material layer (7), which is applied on the VUV/VIS reflection layer (6),
    characterized in that
    the material of the VUV/VIS reflection layer (6) has a high secondary electron emission coefficient,
    the luminescent material layer (7) has at least one partial region (8) without luminescent material, i.e. in that the VUV/VIS reflection layer (6) arranged below the luminescent material layer (7) is uncovered within said at least one partial region (8), this at least one luminescent-material-free partial region (8) being arranged at least in direct proximity to one or more electrodes (4).
  2. Discharge lamp according to Claim 1, the luminescent-material-free partial region (8) being arranged directly above at least one electrode (4).
  3. Discharge lamp according to Claim 1 or 2, the form of the luminescent-material-free partial region (8) corresponding to the image or at least partial image of an electrode (4).
  4. Discharge lamp according to one of Claims 1, 2 or 3, the material of the VUV/VIS reflection layer (6) having a secondary electron emission coefficient greater than one, in particular greater than two, preferably greater than 3, particularly preferably in the range between 3 and 15.
  5. Discharge lamp according to one of the preceding claims, the material of the VUV/VIS reflection layer (6) comprising porous Al2O3 and/or MgO.
  6. Discharge lamp according to one of the preceding claims, the discharge vessel essentially being formed by a baseplate (1) and a front plate (3) connected thereto and the VUV/VIS reflection layer (6) extending on the inner wall of the baseplate (1).
  7. Discharge lamp according to one of Claims 1 to 5, the discharge vessel being tubular and the VUV/VIS reflection layer, with the exception of a reflection-layer-free aperture extending along the longitudinal axis of the lamp, extending on the inner wall of the discharge vessel.
  8. Discharge lamp according to one of the preceding claims, at least one of the electrodes (4) being of elongate design and being arranged on the inner wall of the discharge vessel.
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