WO1998043278A2 - Flachstrahler - Google Patents

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WO1998043278A2
WO1998043278A2 PCT/DE1998/000830 DE9800830W WO9843278A2 WO 1998043278 A2 WO1998043278 A2 WO 1998043278A2 DE 9800830 W DE9800830 W DE 9800830W WO 9843278 A2 WO9843278 A2 WO 9843278A2
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anode
strips
flat radiator
flat
electrodes
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PCT/DE1998/000830
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WO1998043278A3 (de
Inventor
Frank Vollkommer
Lothar Hitzschke
Simon Jerebic
Original Assignee
Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH
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Publication date
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Priority to DK98925421T priority patent/DK0912992T3/da
Priority to US09/180,856 priority patent/US6252352B1/en
Priority to JP54468798A priority patent/JP3249538B2/ja
Priority to EP98925421A priority patent/EP0912992B1/de
Priority to CA002255759A priority patent/CA2255759C/en
Priority to HU0000674A priority patent/HU223639B1/hu
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
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    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
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    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/305—Flat vessels or containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/92—Lamps with more than one main discharge path
    • 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 invention is based on a flat radiator according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a system comprising this flat radiator and a voltage source according to the preamble of claim 10.
  • flat radiator here means radiators with a flat geometry that emit light, i.e. visible electromagnetic radiation, or also ultra violet (UV) and vacuumuitraviolet (VUV) radiation.
  • such radiation sources are suitable for general and auxiliary lighting, e.g. Residential and office lighting or background lighting of displays, for example LCDs (Liquid Crystal Displays), for traffic and signal lighting, for UV radiation, e.g. Disinfection or photolytics.
  • general and auxiliary lighting e.g. Residential and office lighting or background lighting of displays, for example LCDs (Liquid Crystal Displays), for traffic and signal lighting, for UV radiation, e.g. Disinfection or photolytics.
  • either the electrodes of one polarity or all electrodes, that is to say both polarities, are separated from the discharge by means of a dielectric layer (one-sided or two-sided dielectric barrier discharge, see for example WO 94/23442 or EP 0 363 832).
  • a dielectric layer one-sided or two-sided dielectric barrier discharge, see for example WO 94/23442 or EP 0 363 832).
  • Such electrical are also referred to in the following as "dielectric electrodes”.
  • a flat radiator is known from DE-OS 195 26 211, in which strip-shaped electrodes are arranged on the outer wall of the discharge vessel.
  • the radiator is operated with the aid of a sequence of active power pulses separated by pause times.
  • a multiplicity of similar discharges similar to delta-like ( ⁇ ) burn in a plan view, that is to say perpendicular to the plane in which the electrodes are arranged, between adjacent electrodes.
  • These individual discharges are lined up along the electrodes, each widening in the direction of the (current) anode.
  • an overlay of two delta-shaped structures appears visually.
  • the number of individual discharge structures can be influenced, inter alia, by the electrical power that is coupled in.
  • the individual discharges - assuming sufficient electrical input power - are distributed almost evenly within the planar discharge vessel of the radiator.
  • a disadvantage of this solution is that the surface luminance drops significantly towards the edge.
  • One of the reasons for this is the lack of radiation from the neighboring areas outside the discharge vessel.
  • a further disadvantage is that the individual discharges preferably form between the anodes and only one of the two immediately adjacent cathodes. Apparently, individual discharges do not form simultaneously on both sides of the anode strips. Rather, it cannot be predicted from which of the two adjacent cathodes the discharges will form in each case. In relation to the flat radiator as a whole, this results in an irregular discharge structure and, consequently, in a temporally and spatially non-uniform surface luminance.
  • a uniform surface luminance is desirable for numerous applications of such spotlights.
  • backlighting LCDs requires visual uniformity, the modulation depth of which does not exceed 15%.
  • the object of the present invention is to provide a flat radiator with strip-like electrodes according to the preamble of claim 1, the surface luminance of which is almost uniform up to the edge.
  • strip-like electrode or, to shorten it, “electrode strip” is to be understood here and below to mean an elongated structure which is very thin in comparison to its length and which is capable of acting as an electrode.
  • the edges of this structure need not necessarily be parallel to one another.
  • substructures should also be included along the long sides of the strips.
  • the basic idea of the invention is to compensate for the drop in luminance typical of flat radiators from the center to the edges by means of an adapted electrode structure.
  • the electrical The structure designed in such a way that the electrical power density increases towards the edges of the flat radiator.
  • the strip-like electrodes are arranged next to one another on a common wall of the discharge vessel (type I). This results in an essentially flat discharge structure during operation.
  • the advantage is that scraping through the electrodes on the opposite wall is avoided.
  • Between the cathode strips are two parallel anode strips, i.e. a pair of anodes instead of a single anode strip. This solves the problem described at the outset that, in the cited prior art, individual discharges burn from only one of two adjacent cathode strips in the direction of the individual anode strip lying between them.
  • FIG. 1 In order to be able to recognize the details better, only a section of the electrode area is shown. The aim is to ensure that the individual discharges form spatially denser towards the edges 1-3 of the flat radiator during operation than in the remaining part of the discharge vessel.
  • the cathode strips 4 are specifically shaped such that they have spatially preferred starting points for the individual discharges. These preferred starting points are realized by nose-like extensions 6 facing the respectively adjacent anode 5. They cause locally limited amplifications of the electric field and consequently that the delta-shaped individual discharges 7 ignite only at these points.
  • the extensions 6 are arranged more densely in the direction of the narrow sides of the cathodes 4, 4 ', ie in the direction of the edges 1, 3 oriented perpendicularly with respect to the electrode strips 4, 5.
  • the mutual distance between the extensions 6 on the is typical Margins 1.3 only half as large as in the middle.
  • the distance between the extensions 6 is finally reduced to approximately one third.
  • a single anode strip 5 ' is preferably arranged in each case.
  • the drop in luminance is relatively low even in the vicinity of these edges 2.
  • the extensions 8 of the immediately adjacent cathode strips 4 'facing the two individual anode strips 5' can additionally be arranged overall more densely than in the case of the other cathode strips 4 '.
  • the average power density is lower than the maximum achievable power density. Consequently, the maximum luminance, averaged over the entire area radiator, cannot be achieved with this solution either.
  • the second basic realization of an electrode structure for a type I flat radiator aims to increase the luminance of the individual discharges the closer they are to the edge. This is achieved (see the partial schematic representation of the principle in FIG. 2) in that the two anode strips 9a, 9b of each anode pair 9 are widened in the direction of the edges 10, 11 of the flat radiator oriented perpendicularly thereto. Typical values for the widening are approx. Up to a factor of two for the edge areas of the flat radiator and approx. Up to a factor of three for the corner areas.
  • the anode strips are asymmetrical with respect to their longitudinal axis in the direction of the respective anodic partner strip 9b or 9a widened.
  • the respective distance d from the adjacent cathode 12 remains constant, despite the widening of the anode strips 9a, 9b. Consequently, the ignition conditions for all individual discharges (not shown) along the electrode strips 9, 12 are also the same during operation. This ensures that the individual discharges are lined up along the entire length of the electrode (provided there is sufficient electrical input power).
  • the anode strips are widened in the direction of the respective neighboring cathode.
  • the broadening is only relatively weak. This prevents the discharges from occurring only at the location of the greatest width of the anode strip, i.e. at the location of the shortest stroke distance in this case.
  • the broadening is significantly smaller than the stroke distance, typically about a tenth of the stroke distance.
  • both widening variants can also be combined, i.e. the widening is formed both towards the respective anode partner strip and towards the neighboring cathode.
  • the cathodes do not necessarily have to be provided with extensions, as shown only by way of example in FIG. 2. Rather, in the case of the widened anode strips, the cathodes can also be designed as simple parallel strips.
  • the anode and cathode strips are arranged on opposite walls of the discharge vessel (type II).
  • the discharges consequently burn from the electrodes of one wall through the discharge space to the electrodes of the other wall.
  • Two anode strips are assigned to each cathode strip in such a way that when viewed in cross-section with respect to the electrodes, the imaginary connection of the cathode strips and corresponding anode strips results in the shape of a “V”. In this way, the stroke length is greater than the distance between As has been shown, this arrangement can achieve higher UV yields than if anodes and cathodes are alternately arranged next to one another on the same wall.
  • the double anode strips are preferably arranged on the ceiling plate, which primarily serves to decouple light, and the cathode strips are arranged on the base plate of the flat spotlight
  • the cathode strips are arranged on the base plate of the flat spotlight
  • the cathode strips have projections which are increasingly densely arranged toward their narrow sides. Additionally or alternatively, the widening of the anode strips towards the edge of the flat lamp, which was also explained in the case of the type I flat radiator, is also advantageous.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration to explain the principle of a first shaping of the electrodes according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic illustration to explain the principle of a second shaping of the electrodes according to the invention
  • FIG. 3a shows a schematic representation of a partially broken top view of a flat radiator according to the invention
  • FIG. 3a shows a schematic illustration of a side view of the flat radiator from FIG. 3a.
  • FIGS. 3a, 3b show a schematic representation of a top view and side view of a flat fluorescent lamp, i.e. a flat spotlight that emits white light during operation.
  • This flat spotlight is suitable for general lighting or for backlighting displays, e.g. LCD (Liquid Crystal Display).
  • LCD Liquid Crystal Display
  • the flat radiator 13 consists of a flat discharge vessel 14 with a rectangular base area, four strip-like metallic cathodes 12, 15 (-) and dielectric anodes (+), three of which are elongated Double anodes 9 and two are designed as individual strip-shaped anodes 8.
  • the discharge vessel 14 in turn consists of a base plate 18, a cover plate 19 and a frame 20.
  • the base plate 18 and cover plate 19 are each gas-tightly connected to the frame 20 by means of glass solder 21 such that the interior 22 of the discharge vessel 14 is cuboid.
  • the base plate 18 is larger than the cover plate 19 in such a way that the discharge vessel 14 has a peripheral free-standing edge.
  • the inner wall of the cover plate 19 is coated with a phosphor mixture (not visible in the illustration), which converts the UV / VUV radiation generated by the discharge into visible white light.
  • a phosphor mixture (not visible in the illustration)
  • the inner wall of the base plate and the frame are additionally coated with a mixture of fluorescent materials.
  • a light-reflecting layer of A1 2 0 3 or Ti0 2 is applied to the base plate.
  • the breakthrough in the cover plate 19 is used only for illustrative purposes and provides a view of part of the anodes 8, 9 and cathodes 12, 15.
  • the anodes 8, 9 and cathodes 12, 15 are arranged alternately and in parallel on the inner wall of the base plate 18.
  • the anodes 8, 9 and cathodes 12, 15 are each extended at one end and guided outwards on the bottom plate 18 from the inside 22 of the discharge vessel 14 on both sides such that the associated anodic or cathodic bushings on opposite sides of the Base plate 18 are arranged.
  • the electrode strips 8, 9, 12, 15 each merge into a cathode-side 23 and anode-side 24 bus-like conductor track.
  • the two conductor tracks 23, 24 serve as contacts for the connection to an electrical voltage source (not shown).
  • the anodes 8, 9 are completely covered with a glass layer 25 (cf. also FIGS. 1 and 2), the thickness of which is approximately 250 ⁇ m.
  • the double anodes 9 each consist of two parallel strips, as already shown in detail in FIG. 2.
  • the two anode strips 9a, 9b of each anode pair 9 are widened on one side in the direction of the edges 26, 27 of the flat radiator 13 oriented perpendicularly thereto in the direction of the respective partner strips 9b and 9a.
  • the anode strips 9a, 9b are approx. 0.5 mm wide at the narrowest point and approx. 1 mm wide at the widest point.
  • the mutual greatest distance g max (cf. FIG. 2) of the two strips of each anode pair 9 is approximately 4 mm, the smallest distance g ⁇ is approximately 3 mm.
  • the two individual anode strips 8 are each arranged in the immediate vicinity of the two edges 29, 30 of the flat radiator 13 which are parallel to the electrode strips 8, 9, 12, 15.
  • the cathode strips 12; 15 have nose-like projections 28 facing the respectively adjacent anode 8; 9. They cause locally limited amplifications of the electric field and consequently that the delta-shaped individual discharges (not shown in FIGS. 3a, 3b, but see FIG. 1) ignite only at these points.
  • the extensions 28 of the two cathodes 15, which are immediately adjacent to the edges 29, 30 of the flat radiator 13 parallel to the electrode strips 8, 9, 12, 15, are along the respective longitudinal sides facing the said edges 29, 30 in the direction of the narrow sides the cathodes 15 arranged increasingly densely.
  • the distance d (cf. FIG. 2) between the extensions 28 and the respective directly adjacent anode strip is approximately 6 mm.
  • the electrodes 8, 9, 12, 15, including feedthroughs and power supply lines 23, 24, are each formed as a coherent, conductor-like structure on the cathode or anode side.
  • the two structures are applied directly to the base plate 18 by means of screen printing technology.
  • a variant differs from the flat radiator shown in FIGS. 3a, 3b only in that not only the anodes but also the cathodes are separated from the inside of the discharge vessel by a dielectric layer (discharge which is dielectric-impeded on both sides).
  • the anodes 8, 9 and cathodes 12, 15 of the flat radiator 13 are connected via the contacts 24 and 23, respectively, to one pole of a pulse voltage source (not shown in FIGS. 3a, 3b).
  • the pulse voltage source supplies unipolar voltage pulses, which are separated from one another by pauses.
  • a large number of individual discharges (not shown in FIGS. 3a, 3b) are formed, which burn between the extensions 28 of the respective cathode 12; 15 and the corresponding immediately adjacent anode strip 8; 9.

Abstract

Ein Flachstrahler mit dielektrisch behinderten, streifenartigen Kathoden (12; 15) und Anoden (8; 9a), die wechselweise nebeneinander auf der Wandung des Entladungsgefäßes (14) angeordnet sind, weist zwischen benachbarten Kathoden (12; 12, 15) jeweils eine zusätzliche Anode (9b) auf, d.h. zwischen den Kathoden (12; 12, 15) ist jeweils ein Anodenpaar (9) angeordnet. Die Kathoden (15) weisen nasenartige, den jeweils benachbarten Anoden (8) zugewandte Fortsätze (28) auf, die in Richtung zu den Rändern (26, 27) des Flachstrahlers (13) räumlich zunehmend dichter angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich sind die beiden Anodenstreifen (9a; 9b) jedes Anodenpaares (9) in Richtung zu den Rändern (26, 27) des Flachstrahlers (13) einseitig in Richtung zum jeweiligen Partnerstreifen (9b bzw. 9b) hin verbreitert. Durch diese Maßnahmen ist die Flächenleuchtdichte des Flachstrahlers (13) bis zu den Rändern (26, 27, 29, 30) weitgehend konstant.

Description

Flachstrahler
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einem Flachstrahler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem betrifft die Erfindung ein System aus diesem Flachstrahler und einer Spannungsquelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
Unter der Bezeichnung „Flachstrahler" sind hier Strahler mit einer flächigen Geometrie gemeint, die Licht emittieren, d.h. sichtbare elektromagnetische Strahlung, oder auch Ultra violett(UV)- sowie Vakuumuitraviolett(VUV)- Strahlung.
Derartige Strahlungsquellen eignen sich, je nach dem Spektrum der emittier- ten Strahlung, für die Allgemein- und Hilfsbeleuchtung, z.B. Wohn- und Bürobeleuchtung bzw. Hintergrundbeleuchrung von Anzeigen, beispielsweise LCD's (Liquid Crystal Displays), für die Verkehrs- und Signalbeleuchtung, für die UV-Bestrahlung, z.B. Entkeimung oder Photolytik.
Es handelt sich dabei um Flachstrahler, die mittels dielektrisch behinderter Entladung betrieben werden.
Bei dieser Art von Strahler sind entweder die Elektroden einer Polarität oder alle Elektroden, d.h. beiderlei Polarität, mittels einer dielektrischen Schicht von der Entladung getrennt (einseitig bzw. zweiseitig dielektrisch behinderte Entladung, siehe z.B. WO 94/23442 bzw. EP 0 363 832). Derartige Elektro- den werden im folgenden auch verkürzend als „dielektrische Elektroden" bezeichnet.
Stand der Technik
Aus der DE-OS 195 26 211 ist ein Flachstrahler bekannt, bei dem streifen- förmige Elektroden auf der Außenwandung des Entladungsgefäßes ange- ordnet sind. Der Strahler wird mit Hilfe einer Folge von durch Pausenzeiten voneinander getrennten Wirkleistungspulsen betrieben. Dadurch brennen zwischen benachbarten Elektroden jeweils eine Vielzahl gleichartiger, in Draufsicht, also senkrecht zur Ebene, in der die Elektroden angeordnet sind, deltaähnlicher (Δ) einzelner Entladungen. Diese Einzelentladungen sind ne- beneinander entlang der Elektroden aufgereiht, wobei sie sich jeweils in Richtung der (momentanen) Anode verbreitern. Im Fall wechselnder Polarität der Spannungspulse einer zweiseitig dielektrisch behinderten Entladung erscheint visuell eine Überlagerung zweier deltaförmiger Strukturen. Die Anzahl der einzelnen Entladungsstrukturen ist unter anderem durch die eingekoppelte elektrische Leistung beeinflußbar.
Entsprechend der äquidistant angeordneten Streifen sind die Einzelentladungen - ausreichende elektrische Eingangsleistung vorausgesetzt - nahezu gleichmäßig innerhalb des flächenartigen Entladungsgefäßes des Strahlers verteilt. Nachteilig bei dieser Lösung ist allerdings, daß die Flächenleucht- dichte zum Rand hin deutlich abfällt. Ursache hierfür ist unter anderem der am Rand fehlende Strahlungsbeitrag von den benachbarten Bereichen außerhalb des Entladungsgefäßes.
Ein weiterer Nachteil ist, daß sich die Einzelentladungen bevorzugt zwischen den Anoden und nur einer der beiden jeweils unmittelbar benachbar- ten Kathoden ausbilden. Offenbar bilden sich nicht gleichzeitig zu beiden Seiten der Anodenstreifen unabhängig voneinander Einzelentladungen aus. Es kann vielmehr nicht vorhergesagt werden, von welcher der beiden Nachbarkathoden sich die Entladungen jeweils ausbilden werden. Auf den Flachstrahler als Ganzes bezogen resultiert dadurch eine unregelmäßige Entladungsstruktur und folglich eine zeitlich und räumlich ungleichförmige Flächenleuchtdichte.
Eine gleichförmige Flächenleuchtdichte ist aber für zahlreiche Anwendungen derartiger Strahler wünschenswert. So wird beispielsweise für die Hin- terleuchtung von LCD's eine visuelle Gleichförmigkeit gefordert, deren Modulationstiefe 15 % nicht überschreitet.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Flachstrahler mit streifenartigen Elektroden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, dessen Flächenleuchtdichte bis zum Rand nahezu gleichförmig ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängi- gen Ansprüchen.
Unter dem Begriff „streifenartige Elektrode" oder auch verkürzend „Elektrodenstreifen" soll hier und im folgenden ein längliches, im Vergleich zu seiner Länge sehr dünnes Gebilde verstanden werden, das in der Lage ist, als Elektrode wirken zu können. Dabei müssen die Kanten dieses Gebildes nicht notwendigerweise parallel zueinander sein. Insbesondere sollen auch Unterstrukturen entlang der Längsseiten der Streifen umfaßt sein.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, den für Flachstrahler typischen Abfall der Leuchtdichte von der Mitte zu den Rändern hin durch eine angepaßte Elektrodenstruktur auszugleichen. Zu diesem Zwecke ist die Elektro- denstruktur dahingehend gestaltet, daß die elektrische Leistungsdichte zu den Rändern des Flachstrahlers hin zunimmt.
In einer ersten Ausführung sind die streifenartigen Elektroden nebeneinander auf einer gemeinsamen Wandung des Entladungsgefäßes angeordnet (Typ I). Dadurch ergibt sich im Betrieb eine im wesentlichen flächenartige Entladungsstruktur. Der Vorteil ist, daß Abschatrungen durch die Elektroden auf der gegenüberliegenden Wandung vermieden werden. Zwischen den Kathodenstreifen sind jeweils zwei zueinander parallele Anodenstreifen, d.h. ein Anodenpaar, statt bisher ein einzelner Anodenstreifen angeord- net. Dadurch wird das eingangs geschilderte Problem behoben, daß beim zitierten Stand der Technik jeweils nur von einem von zwei benachbarten Kathodenstreifen Einzelentladungen in Richtung zum dazwischen liegenden einzelnen Anodenstreifen brennen.
In der folgenden prinzipiellen Erläuterung einer ersten erfindungsgemäßen Realisierung einer Elektrodenstruktur für einen Flachstrahler vom Typ I wird Bezug auf die schematische Darstellung in Figur 1 genommen. Um die Details besser erkennen zu können, ist lediglich ein Ausschnitt des Elektrodenbereichs gezeigt. Ziel ist es zu erreichen, daß sich im Betrieb die Einzelentladungen zu den Rändern 1-3 des Flachstrahlers hin räumlich dichter ausbilden als im übrigen Teil des Entladungsgefäßes. Zu diesem Zweck sind die Kathodenstreifen 4 gezielt derart geformt, daß sie räumlich bevorzugte Ansatzpunkte für die Einzelentladungen aufweisen. Diese bevorzugten Ansatzpunkte sind durch nasenartige, der jeweils benachbarten Anode 5 zugewandte Fortsätze 6 realisiert. Sie bewirken lokal begrenzte Verstärkungen des elektrischen Feldes und folglich, daß die deltaförmigen Einzelentladungen 7 ausschließlich an diesen Stellen zünden. Die Fortsätze 6 sind in Richtung zu den Schmalseiten der Kathoden 4,4', d.h. in Richtung zu den bezüglich der Elektrodenstreifen 4,5 senkrecht orientierten Rändern 1,3 hin, dichter angeordnet. Typisch ist der gegenseitige Abstand der Fortsätze 6 an den Rändern 1,3 nur noch halb so groß wie in der Mitte. In der unmittelbaren Nähe der Eckpunkte des Flachstrahler ist der Abstand der Fortsätze 6 schließlich auf ca. ein Drittel reduziert. In unmittelbarer Nachbarschaft zu den bezüglich der Elektrodenstreifen 4,5 parallel orientierten Rändern 2 (der korrespondierende gegenüberliegende zweite Rand des Flachstrahlers ist im gewählten Ausschnitt der Figur 1 nicht dargestellt) ist bevorzugt jeweils ein einzelner Anodenstreifen 5' angeordnet. Folglich sind im Betrieb jeweils die Grundseiten der entlang dieser einzelnen Anodenstreifen 5' aufgereihten deltaförmigen (Δ) Einzelentladungen den entsprechenden Rändern 2 unmit- telbar benachbart. Dadurch ist der Leuchtdichteabfall auch bis in die Nähe dieser Ränder 2 relativ gering. Außerdem können unterstützend zusätzlich die den beiden einzelnen Anodenstreifen 5' zugewandten Fortsätze 8 der unmittelbar benachbarten Kathodenstreifen 4' insgesamt dichter als bei den übrigen Kathodenstreifen 4 angeordnet sein. Allerdings ist die mittlere Lei- stungsdichte geringer als die maximal erzielbare Leistungsdichte. Folglich läßt sich durch diese Lösung auch nicht die maximale Leuchtdichte, über den gesamten Flächenstrahler gemittelt, erzielen.
Die zweite prinzipielle Realisierung einer Elektrodenstruktur für einen Flachstrahler vom Typ I zielt darauf ab, die Leuchtdichte der Einzelentla- d ngen um so mehr zu erhöhen, je näher sie zum Rand angeordnet sind. Das wird dadurch erreicht (vgl. die ausschnittsweise schematische Darstellung des Prinzips in Figur 2), daß die beiden Anodenstreifen 9a,9b jedes Anodenpaares 9 in Richtung zu den dazu senkrecht orientierten Rändern 10,11 des Flachstrahlers hin verbreitert sind. Typische Werte für die Verbreiterung betragen ca. bis zu Faktor zwei für die Randbereiche des Flachstrahlers und ca. bis zu Faktor drei für die Eckbereiche.
In einer ersten Variante sind die Anodenstreifen bezüglich ihrer Längsachse asymmetrisch in Richtung zum jeweiligen anodischen Partnerstreifen 9b bzw. 9a verbreitert. Durch diese Maßnahme bleibt der jeweilige Abstand d zur Nachbarkathode 12 trotz Verbreiterung der Anodenstreifen 9a,9b durchgängig konstant. Folglich sind im Betrieb auch die Zündbedingungen für alle Einzelentladungen (nicht dargestellt) entlang der Elektrodenstrei- fen 9,12 gleich. Somit ist sichergestellt, daß sich die Einzelentladungen entlang der gesamten Elektrodenlänge aufgereiht ausbilden (ausreichende elektrische Eingangsleistung vorausgesetzt).
In einer zweiten Variante (nicht dargestellt) sind die Anodenstreifen in Richtung zur jeweiligen Nachbarkathode verbreitert. Allerdings ist in die- sem Fall die Verbreiterung nur relativ schwach ausgebildet. Dadurch wird verhindert, daß sich die Entladungen ausschließlich an der Stelle der größten Breite des Anodenstreifens, d.h. an der Stelle der in diesem Fall kürzesten Schlagweite, ausbilden. Die Verbreiterung ist deutlich kleiner als die Schlagweite, typisch etwa ein Zehntel der Schlagweite. Ferner können beide Verbreiterungsvarianten auch kombiniert sein, d.h. die Verbreiterung ist sowohl in Richtung zum jeweiligen Anodenpartnerstreifen als auch zur Nachbar kathode ausgebildet.
Entlang der Verbreiterung wird eine zunehmende elektrische Stromdichte und folglich auch eine zunehmende Leuchtdichte der Einzelentladungen erzielt, wodurch sich die Leuchtdichteverteilung bis zu den Rändern 10,11 gut ausgleichen läßt. Allerdings ist durch die Leuchtdichteanhebung in den Randbereichen des Flachstrahlers in dessen Mittenbereich nicht mehr die maximale Leuchtdichte realisierbar. Der Vorteil gegenüber der ersten Lösung ist allerdings, daß - ausreichende elektrische Eingangsleistung voraus- gesetzt - überall innerhalb des Entladungsgefäßes die maximale räumliche Dichte der Einzelentladungen erzielbar ist, d.h. die Einzelentladungen grenzen in diesem Fall im wesentlichen unmittelbar aneinander an. Außerdem können die beiden prinzipiellen Realisierungen der gezielten Elektrodenformung auch miteinander kombiniert werden (vgl. Figur 3a).
Bei der Anodenverbreiterung müssen die Kathoden nicht notwendigerweise, wie in Figur 2 lediglich beispielhaft gezeigt, mit Fortsätzen versehen sein. Vielmehr können im Fall der verbreiterten Anodenstreifen die Kathoden auch als einfache Parallelstreifen ausgeführt sein.
Um den Randabfall der Flächenleuchtdichte zu minimieren, ist im konkreten Einzelfall eine experimentelle Optimierung der Verdichtung der Fortsätze und/ oder der Anodenverbreiterung erforderlich.
In einer weiteren Ausführung sind die Anoden- und Kathodenstreifen auf einander gegenüberliegenden Wandungen des Entladungsgefäßes angeordnet (Typ II). Im Betrieb brennen die Entladungen folglich von den Elektroden der einen Wandung durch den Entladungsraum hindurch zu den Elektroden der anderen Wandung. Dabei sind jedem Kathodenstreifen zwei An- odenstreifen zugeordnet derart, daß im Querschnitt bezüglich der Elektroden betrachtet jeweils die gedachte Verbindung von Kathoden- und korrespondierenden Anodenstreifen die Form eines „V" ergibt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Schlagweite größer als der Abstand zwischen den beiden Wandungen ist. Wie sich gezeigt hat, lassen sich mit dieser Anord- nung höhere UV-Ausbeuten erzielen als wenn Anoden und Kathoden auf nur einer gemeinsamen Wandung wechselweise nebeneinander angeordnet sind. Nach dem gegenwärtigen Stand der Erkenntnis wird dieser positive Effekt verminderten Wandverlusten zugeschrieben. Vorzugsweise sind die Doppelanodenstreifen auf der primär der Lichtauskopplung dienenden Deckenplatte und die Kathodenstreifen auf der Bodenplatte des Flachstrahlers angeordnet. Der Vorteil ist die geringe Abschattung des von der Dek- kenplatte emittierten Nutzlichtes, da die Anodenstreifen schmäler als die Kathodenstreifen ausgeführt sind. Für einen möglichst geringen Randabfall der Leuchtdichte weisen die Kathodenstreifen, wie beim Typ-I-Flachstrahler, Fortsätze auf, die zu ihren Schmalseiten hin zunehmend dichter angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ ist zudem die ebenfalls bereits beim Typ-I- Flachstrahler erläuterte Verbreiterung der Anodenstreifen zum Rand der Flachlampe hin vorteilhaft.
Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips einer ersten erfindungsgemäßen Formgebung der Elektroden,
Figur 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips einer zweiten erfindungsgemäßen Formgebung der Elektroden,
Figur 3a eine schematische Darstellung einer teilweise durchbrochenen Draufsicht eines erfindungsgemäßen Flachstrahlers,
Figur 3a eine schematische Darstellung einer Seitenansicht des Flachstrah- lers aus Figur 3a.
Die Figuren 3a, 3b zeigen in schematischer Darstellung eine Draufsicht bzw. Seitenansicht einer flachen Leuchtstofflampe, d.h. eines Flachstrahlers, der im Betrieb weißes Licht emittiert. Dieser Flachstrahler eignet sich für die Allgemeinbeleuchtung oder für die Hintergrundbeleuchtung von Anzeigen, z.B. LCD (Liquid Crystal Display). Im folgenden sind gleichartige Merkmale wie in den Figuren 1 und 2 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Der Flachstrahler 13 besteht aus einem flachen Entladungsgefäß 14 mit rechteckiger Grundfläche, vier streifenartigen metallischen Kathoden 12,15 (-) sowie dielektrisch behinderten Anoden (+), wovon drei als längliche Doppelanoden 9 und zwei als einzelne streifenförmige Anoden 8 ausgebildet sind. Das Entladungsgefäß 14 besteht seinerseits aus einer Bodenplatte 18, einer Deckplatte 19 und einem Rahmen 20. Bodenplatte 18 und Deckplatte 19 sind jeweils mittels Glaslot 21 mit dem Rahmen 20 gasdicht ver- bunden derart, daß das Innere 22 des Entladungsgefäßes 14 quaderförmig ausgebildet ist. Die Bodenplatte 18 ist größer als die Deckplatte 19 derart, daß das Entladungsgefäß 14 einen umlaufenden freistehenden Rand aufweist. Die Innenwandung der Deckplatte 19 ist mit einem Leuchtstoffgemisch beschichtet (in der Darstellung nicht sichtbar), welches die von der Entladung erzeugte UV/VUV-Strahlung in sichtbares weißes Licht konvertiert. In einer Variante (nicht dargestellt) sind außer der Innenwandung der Deckplatte zusätzlich noch die Innenwandung der Bodenplatte sowie des Rahmens mit einem Leuchtstoffgemisch beschichtet. Ferner ist auf der Bodenplatte je eine lichtreflektierende Schicht aus A1203 bzw. Ti02 aufgebracht.
Der Durchbruch in der Deckplatte 19 dient lediglich darstellerischen Zwek- ken und gibt den Blick auf einen Teil der Anoden 8,9 und Kathoden 12,15 frei. Die Anoden 8,9 und Kathoden 12,15 sind abwechselnd und parallel auf der Innenwandung der Bodenplatte 18 angeordnet. Die Anoden 8,9 und Kathoden 12,15 sind jeweils an ihrem einen Ende verlängert und auf der Bo- denplatte 18 aus dem Inneren 22 des Entladungsgefäßes 14 beidseitig nach außen geführt derart, daß die zugehörigen anodischen bzw. kathodischen Durchführungen auf zueinander entgegengesetzten Seiten der Bodenplatte 18 angeordnet sind. Auf dem Rand der Bodenplatte 18 gehen die Elektrodenstreifen 8,9,12,15 in je eine kathodenseitige 23 bzw. anodenseitige 24 busartige Leiterbahn über. Die beiden Leiterbahnen 23,24 dienen als Kontakte für die Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle (nicht dargestellt). Im Inneren 22 des Entladungsgefäßes 14 sind die Anoden 8,9 vollständig mit einer Glasschicht 25 bedeckt (vgl. auch Figuren 1 und 2), deren Dicke ca. 250 μm beträgt. Die Doppelanoden 9 bestehen jeweils aus zwei zueinander parallelen Streifen, wie bereits in der Figur 2 detailliert dargestellt. Die beiden Anodenstreifen 9a,9b jedes Anodenpaares 9 sind in Richtung zu den dazu senkrecht orientierten Rändern 26,27 des Flachstrahlers 13 einseitig in Richtung auf den jeweiligen Partnerstreifen 9b bzw. 9a zu verbreitert. An der schmälsten Stelle sind die Anodenstreifen 9a,9b ca. 0,5 mm und an der breitesten Stelle ca. 1 mm breit. Der gegenseitige größte Abstand gmax (vgl. Figur 2) der beiden Streifen jedes Anodenpaares 9 beträgt ca. 4 mm, der kleinste Abstand g^ beträgt ca. 3 mm. Die beiden einzelnen Anodenstreifen 8 sind jeweils in unmittelbarer Nähe der beiden zu den Elektrodenstreifen 8,9,12,15 parallelen Rändern 29,30 des Flachstrahlers 13 angeordnet.
Die Kathodenstreifen 12;15 weisen nasenartige, der jeweils benachbarten Anode 8;9 zugewandte Fortsätze 28 auf. Sie bewirken lokal begrenzte Verstärkungen des elektrischen Feldes und folglich, daß die deltaförmigen Ein- zelentladungen (in Figur 3a,3b nicht dargestellt, vgl. aber Figur 1) ausschließlich an diesen Stellen zünden. Die Fortsätze 28 der beiden Kathoden 15, die den zu den Elektrodenstreifen 8,9,12,15 parallelen Rändern 29,30 des Flachstrahlers 13 unmittelbar benachbart sind, sind entlang der jeweiligen, den genannten Rändern 29,30 zugewandten Längsseiten in Richtung zu den Schmalseiten der Kathoden 15 hin zunehmend dichter angeordnet. Der Abstand d (vgl. Figur 2) zwischen den Fortsätzen 28 und dem jeweiligen unmittelbar benachbarten Anodenstreifen beträgt ca. 6 mm.
Die Elektroden 8,9,12,15 inklusive Durchführungen und Stromzuführungen 23,24 sind als jeweils zusammenhängende kathoden- bzw. anodenseitige leiterbahnähnliche Struktur ausgebildet. Die beiden Strukturen sind mittels Siebdrucktechnik direkt auf der Bodenplatte 18 aufgebracht.
Im Inneren 22 des Flachstrahlers 13 befindet sich eine Gasfüllung aus Xenon mit einem Fülldruck von 10 kPa. Eine Variante (nicht dargestellt) unterscheidet sich von dem in den Figuren 3a, 3b dargestellten Flachstrahler lediglich dadurch, daß nicht nur die Anoden, sondern ebenso die Kathoden mit einer dielektrischen Schicht vom Innern des Entladungsgefäßes getrennt sind (beidseitig dielektrisch behin- derte Entladung).
In einem kompletten System sind die Anoden 8,9 und Kathoden 12,15 des Flachstrahlers 13 über die Kontakte 24 bzw. 23 an je einen Pol einer Impulsspannungsquelle (in den Figuren 3a, 3b nicht dargestellt) angeschlossen. Die Impulsspannungsquelle liefert im Betrieb unipolare Spannungspulse, welche durch Pausen voneinander getrennt sind. Dabei bilden sich eine Vielzahl einzelner Entladungen (in den Figuren 3a, 3b nicht dargestellt) aus, die zwischen den Fortsätzen 28 der jeweiligen Kathode 12;15 und dem entsprechenden unmittelbar benachbarten Anodenstreifen 8;9 brennen.
Die Erfindung ist nicht durch die angegebenen Ausführungsbeispiele be- schränkt. Außerdem können Merkmale unterschiedlicher Ausführungsbeispiele auch kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Flachstrahler (13) mit einem zumindest teilweise transparenten und mit einer Gasfüllung gefüllten geschlossenen (14) oder von einer Gasfüllung durchströmten offenen, flachen Entladungsgefäß aus elektrisch nichtleitendem Material und mit auf der Wandung des Entladungsge- fäßes (14) angeordneten streifenartigen Elektroden (8;9;12;15), wobei zumindest die Anoden (8,9) jeweils durch ein dielektrisches Material (25) vom Inneren des Entladungsgefäßes (14) getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (8;9;12;15) zum Zwecke der gezielten Beeinflussung der elektrischen Leistungsdichteverteilung in der Entladung gezielt geformt sind derart, daß im Betrieb die Flächenleuchtdichte des Flachstrahlers (13) bis zu seinen Rändern (26,27,29,30) weitgehend konstant ist.
2. Flachstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formung der Elektroden darin besteht, daß die Kathoden (15) nasenartige, den jeweils benachbarten Anoden (8) zugewandte Fortsätze (28) aufweisen, welche Fortsätze (28) in Richtung zu den jeweiligen beiden Schmalseiten derKathode (15) räumlich zunehmend dichter angeordnet sind.
3. Flachstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die For- mung der Elektroden in einer Verbreiterung der Anodenstreifen (9a;9b) in Richtung zu ihren jeweiligen beiden Schmalseiten besteht.
4. Flachstrahler nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale der Ansprüche 2 und 3.
5. Flachleuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenartigen Elektroden (8;9;12;15) nebeneinander auf einer gemeinsamen Innenwandung des Entladungsgefäßes (14) angeordnet sind, wobei zwischen benachbarten Kathodenstreifen (12,12) bzw. (12,15) jeweils zwei Anodenstreifen (9a,9b), d.h. ein Anodenpaar (9), angeordnet ist.
6. Flachstrahler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die For- mung der Elektroden darin besteht, daß die beiden Anodenstreifen (9a;9b) jedes Anodenpaares (9) in Richtung zu ihren jeweiligen beiden Schmalseiten und bezüglich ihrer Längsachse asymmetrisch in Richtung zum jeweiligen Partnerstreifen (9b bzw. 9a) hin verbreitert sind, so daß der jeweilige Abstand (d) zu Nachbarkathode (12;15) durchgängig konstant ist, wodurch im Betrieb die Leuchtdichte der
Einzelentladungen zu den Rändern (26,27) hin zunimmt.
7. Flachstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstreifen (9;12;15;16) auf der Innenwandung des Entladungsgefäßes (14) angeordnet sind, wobei zumindest die Anodenstreifen (9;16) durch eine dielektrische Schicht (25) vollständig bedeckt sind.
8. Flachstrahler nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (8,9,12,15) inklusive Durchführungen und Stromzuführungen (23,24) als jeweils funktioneil unterschiedliche Teilbereiche einer zusammenhängenden kathoden- bzw. anodenseitigen leiterbahnähnlichen Struktur ausgebildet sind.
9. Flachstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Innenwandung des Entladungsgefäßes eine Schicht aus einem Leuchtstoff oder Leuchtstoffgemisch aufweist.
10. System mit einem Flachstrahler und einer elektrischen Impulsspan- nungsquelle, die geeignet ist, im Betrieb durch Pausen voneinander getrennte Spannungspulse zu liefern, dadurch gekennzeichnet, daß der Flachstrahler Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
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