專利名稱：介電阻尼放電的可減光放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)為介電阻尼放電的放電燈。為此該放電燈具有一個(gè)充有放電介質(zhì)的放電管及設(shè)有至少一個(gè)陽(yáng)極及至少一個(gè)陰極的電極裝置。因?yàn)樵摲烹姛粼O(shè)計(jì)為介電阻尼放電，在至少一個(gè)陽(yáng)極及放電介質(zhì)之間具有一個(gè)介電層。因此，陽(yáng)極及陰極之間確定了一個(gè)放電距離，在其中可產(chǎn)生介電阻尼放電。
這里陽(yáng)極及陰極的概念不理解為該放電燈僅適于單極性工作。它也可設(shè)計(jì)用于雙極性電源，其中在一個(gè)或多個(gè)陽(yáng)極及陰極之間至少在電方面無(wú)區(qū)別。因此，在該申請(qǐng)中兩個(gè)電極組的說(shuō)法適合于雙電極組的雙極性電源供電的情況。
這里所考慮的放電燈具有大量有前途的應(yīng)用領(lǐng)域。一個(gè)重要的例子是平面圖象顯示系統(tǒng)、尤其是LCD(液晶顯示器)的背景光。
另一應(yīng)用是信號(hào)裝置及信號(hào)燈本身的背景光或照明。后兩點(diǎn)可參照結(jié)合于此作為參考的EP 0 926 705 A1的公開(kāi)內(nèi)容。此外，鑒于平面圖象屏的背景光方面可參考WO98/43277，其中公開(kāi)的內(nèi)容也結(jié)合作為參考。
現(xiàn)有技術(shù)由于介電阻尼放電的放電燈可用各種尺寸及各種幾何形狀實(shí)施，及可在避免傳統(tǒng)的充有汞氣的放電燈的典型缺點(diǎn)的情況下達(dá)到相對(duì)的高效率，它是對(duì)于大量不同技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域有良好前景的候選者。
為了使它的各個(gè)參數(shù)、如光輸出效率、光通量、亮度及亮度的均勻性等達(dá)到最大值，已付出了許多技術(shù)努力。
技術(shù)描述本發(fā)明是為了解決這樣的技術(shù)問(wèn)題，即對(duì)介電阻尼放電的放電燈作出改進(jìn)，以使得其應(yīng)用可能性進(jìn)一步擴(kuò)大并給出放電燈相應(yīng)的工作方法。
根據(jù)本發(fā)明，該問(wèn)題將通過(guò)一種放電燈來(lái)解決，該放電燈具有包含放電介質(zhì)的放電管，具有至少一個(gè)陽(yáng)極及至少一個(gè)陰極的、確定放電距離的電極結(jié)構(gòu)，及在至少陽(yáng)極及放電介質(zhì)之間具有一個(gè)介電層，其特征在于該放電距離為3mm或更小；及通過(guò)這種燈的一種驅(qū)動(dòng)方法來(lái)解決，其中在一個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)電源的有功功率脈沖之間的無(wú)信號(hào)時(shí)間大于50μs，最好大于100μs,500μs,1ms；及最后通過(guò)這種燈的一種驅(qū)動(dòng)方法來(lái)解決，其中輸入到放電燈的功率可變化，其方式是一個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)電源的有功功率脈沖之間的無(wú)信號(hào)時(shí)間被改變。
首先本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)具有一系列的應(yīng)用，其中除了或取代開(kāi)始部分所要求的質(zhì)量，重要的是，放電燈可用很低的光通量工作。為此本發(fā)明中必需使燈的性能這樣地改善，即能輸入很低的供電功率。根據(jù)本發(fā)明可這樣地實(shí)現(xiàn)，即電極之間的放電距離被選擇得特別小。根據(jù)本發(fā)明陽(yáng)極及陰極之間的放電距離為3mm或更小，最好約為2mm,1.5mm,0.8mm或更小及特別優(yōu)選約0.6mm及更小。
在此情況下重要的是，在放電燈中不僅必需具有這樣小放電距離的電極對(duì)。而且也可在同一放電燈中使用大的放電距離，因?yàn)橛袝r(shí)具有這樣的可能性在需要時(shí)燈僅用根據(jù)本發(fā)明的小放電距離工作。
小放電距離的實(shí)質(zhì)性優(yōu)點(diǎn)在于，在脈沖驅(qū)動(dòng)供電時(shí)允許在各個(gè)有功功率脈沖之間的無(wú)信號(hào)時(shí)間特別長(zhǎng)，而不會(huì)由此產(chǎn)生局部不希望的高電流密度。
首先在用脈沖有功功率輸入的驅(qū)動(dòng)方法方面可參考WO/94/23442或DE-P4311197.1，它們所公開(kāi)的內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
在該驅(qū)動(dòng)方法中在對(duì)放電燈供給有功功率的各個(gè)脈沖之間出現(xiàn)無(wú)信號(hào)時(shí)間，在該期間在放電燈中不產(chǎn)生放電。在有功功率脈沖輸入期間放電不必要完全連續(xù)地被點(diǎn)燃，同樣沒(méi)有必要的是，在有功功率輸入后放電立即結(jié)束。但總之燈工作中在放電觸發(fā)之間出現(xiàn)確定的無(wú)放電的無(wú)信號(hào)時(shí)間。
當(dāng)放電之間的無(wú)信號(hào)時(shí)間很大地延長(zhǎng)時(shí)，便降低了輸入燈的平均功率及由此降低了平均輻射光功率，總之只要每脈沖輸入的能量值未補(bǔ)償?shù)靥岣?。但在本發(fā)明中更可取的是-在以下還要描述的功率調(diào)節(jié)時(shí)也如此-每個(gè)有功功率輸入的能量實(shí)質(zhì)上保持恒定，即不是有意地改變。在此情況下，當(dāng)然由于無(wú)信號(hào)時(shí)間的延長(zhǎng)改變了的電參數(shù)及放電參數(shù)會(huì)有一些改變，但對(duì)本發(fā)明不產(chǎn)生任何損害。
在現(xiàn)有的知識(shí)水平上這只作為純經(jīng)驗(yàn)結(jié)果看待在根據(jù)本發(fā)明的小放電距離的情況下可以有特別長(zhǎng)的無(wú)信號(hào)時(shí)間。但可認(rèn)為，形成了使電介質(zhì)分解的電弧，因?yàn)橥ㄟ^(guò)各個(gè)有功功率脈沖之間過(guò)長(zhǎng)的無(wú)信號(hào)時(shí)間不再具有任何物理的耦合。在“正常地長(zhǎng)”的無(wú)信號(hào)時(shí)間上一個(gè)放電結(jié)構(gòu)形成放電介質(zhì)的離子化，這在放電脈沖熄滅后消失。下個(gè)放電脈沖在放電介質(zhì)仍有些預(yù)離化的區(qū)域中觸發(fā)，由此得到了脈沖工作方式下整個(gè)放電圖象趨于時(shí)間及空間上的均勻。
當(dāng)現(xiàn)在無(wú)信號(hào)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，在通常放電距離上各個(gè)放電脈沖之間的這種耦合不再發(fā)生，以致每個(gè)放電脈沖在一定程度上相當(dāng)一次新的觸發(fā)，它首先顯示電弧狀放電。通過(guò)由每個(gè)脈沖重復(fù)的電弧將完全不可能使燈持續(xù)工作及有效均勻地發(fā)光，放電燈將通常受損及由此過(guò)早損壞。
而出人意料的是，根據(jù)本發(fā)明不會(huì)引起實(shí)質(zhì)的聲學(xué)問(wèn)題。在“傳統(tǒng)”的放電距離上，在過(guò)低頻率時(shí)，即頻率在可聽(tīng)范圍中時(shí)，確立了使人討厭的哨聲噪音，它由于放電脈沖頻率的耦合通過(guò)這里非感興趣的各種機(jī)理在放電管上出現(xiàn)。但本發(fā)明指出，可能一方面通過(guò)小放電距離及由此減小耦合，另一方面可能由于極大地降低了功率使該問(wèn)題實(shí)際不再發(fā)生。
一方面，本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)方法，如上所述，其中使用特別長(zhǎng)的無(wú)信號(hào)時(shí)間，尤其長(zhǎng)于已述的值。實(shí)質(zhì)上，這里放電燈也可僅用低功率或長(zhǎng)的無(wú)信號(hào)時(shí)間來(lái)工作。
但本發(fā)明主要在于這樣的驅(qū)動(dòng)方法，其中有功功率脈沖之間的無(wú)信號(hào)時(shí)間可被調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)燈的功率，這在燈工作期間可調(diào)節(jié)的情況下相應(yīng)于一種減光方法。
由以上描述可得到，本發(fā)明一方面涉及放電燈的新構(gòu)型，而另一方面也涉及該放電燈工作方法的新特征。
基本上本發(fā)明優(yōu)先考慮在放電燈中除根據(jù)本發(fā)明的小放電距離外還設(shè)有一個(gè)或多個(gè)其它的放電距離。最好，這里尤其是與以下所述的輔助功能組合或與其無(wú)關(guān)地，具有不同放電距離的電極組可分開(kāi)地工作。于是在工作中可用具有不同電極組或電極組的不同組合的不同功率級(jí)工作，及由此可選擇最佳的工作參數(shù)。
關(guān)于電極裝置分配成分開(kāi)工作的組可參考DE 198 17 479 A1中所公開(kāi)的內(nèi)容。
尤其是，對(duì)于放電燈的大功率放電可以使用具有大放電距離的電極組，因?yàn)樵诖蠓烹娋嚯x時(shí)通?？蛇_(dá)到很好的效率?？傊鶕?jù)本發(fā)明的小放電距離在發(fā)光效率上確實(shí)不是有利的。但當(dāng)趨于特別小的功率時(shí)通常有其從屬的優(yōu)點(diǎn)，其中由差效率所引起的絕對(duì)損耗總是很小的。
氣體放電燈效率方面的實(shí)質(zhì)問(wèn)題尤其在于熱量的保留，但在對(duì)這里所述的小功率時(shí)的低效率不起關(guān)鍵作用，因?yàn)槿缢龅膿p耗從絕對(duì)值看是很小的。
當(dāng)要調(diào)節(jié)到明顯的小功率時(shí)-在放電燈新導(dǎo)通后或在工作期間的減光功能的意義上-對(duì)此在一定功率以下將使用具有根據(jù)本發(fā)明的小放電距離的一個(gè)電極組(或多個(gè)電極組)。當(dāng)僅是通過(guò)小距離放電工作時(shí)，這時(shí)燈的功率可極大地減小。
為了保證盡可能連續(xù)的過(guò)渡或平滑的減光性能，最好這樣地設(shè)計(jì)放電燈，即用不同的放電距離來(lái)實(shí)現(xiàn)功率范圍的彼此相交。在此情況下，在從一個(gè)放電距離向另一放電距離“轉(zhuǎn)換”時(shí)可出現(xiàn)完全有效的跳變及由此在功率連續(xù)變化時(shí)可能出現(xiàn)光通量的不連續(xù)跳變。通過(guò)具有相應(yīng)功率跳變的前置裝置的適配可補(bǔ)償在放電距離之間轉(zhuǎn)換時(shí)的效率的跳變并在其受干擾時(shí)可排除小的不連續(xù)性。
最后亦存在這樣的可能性，在放電燈全負(fù)載工作時(shí)觸發(fā)所有放電距離上的放電及由此通過(guò)小放電距離上的放電得到另一部分功率增益。當(dāng)根據(jù)下面的說(shuō)明選擇電極裝置時(shí)，不必要總是與效率損失相聯(lián)系，這時(shí)在不同的放電區(qū)段上設(shè)有一定的輔助觸發(fā)功能。借此可減小所謂的降落損耗。
關(guān)于放電燈的電極裝置本發(fā)明的一個(gè)特別有利的構(gòu)型在于，除一個(gè)陽(yáng)極及一個(gè)陰極(其中可以有另外的陽(yáng)極及陰極)外，還可設(shè)有另一電極，它配置給陽(yáng)極及陰極用于介電阻尼放電，并且對(duì)陰極以根據(jù)本發(fā)明的小放電距離及對(duì)陽(yáng)極以大放電距離布置。由此該附加電極在小放電距離上作為陽(yáng)極及在大放電距離上作為陰極工作。這具有特殊的優(yōu)點(diǎn)，即由于介電阻尼放電的特殊功能方式通過(guò)放電引起的電子在陽(yáng)極上的集聚經(jīng)過(guò)小放電距離在一定程度上為大放電距離上的放電作準(zhǔn)備，這時(shí)被接著通過(guò)觸發(fā)作為陰極工作的電極聚集的電子使另外的放電變得容易。
在這方面特別可取的是，通過(guò)小及大放電距離的放電不僅一起發(fā)生，即在宏觀的時(shí)間意義上同時(shí)地被驅(qū)動(dòng)，而且在對(duì)這兩種放電的有功功率脈沖之間也存在固定的相位關(guān)系，它是在所述小放電距離放電對(duì)大放電距離放電的觸發(fā)輔助作用方面適當(dāng)作出選擇的。
在這方面應(yīng)表明，有利的是，在小放電距離上的放電由于放電距離短非常易于觸發(fā)，并且也具有小的功率。它的意義還在于，用于支持在大放電距離上較難觸發(fā)的放電，這時(shí)在陰極的區(qū)域中，即在電介質(zhì)上并直接通過(guò)電介質(zhì)已存在電子的集聚。(在該實(shí)施形式中，這里所考慮的電極需被一種電介質(zhì)覆蓋，因?yàn)樗硗馄痍?yáng)極的作用。)尤其是確定了通過(guò)所述的輔助觸發(fā)功能亦使大距離上的放電能以明顯延長(zhǎng)的無(wú)信號(hào)時(shí)間工作。主要與上述固定相位關(guān)系相關(guān)地這實(shí)際意味著，小放電距離還與“傳統(tǒng)”的功率范圍相聯(lián)系，其中輔助觸發(fā)功能允許大距離上的放電降低到傳統(tǒng)上可達(dá)到的功率范圍以下。在很低功率時(shí)則可能僅通過(guò)小放電距離的放電工作調(diào)節(jié)到更低功率。
在同一路徑上的另一可能性在于，該“雙功能電極由兩個(gè)電極代替。一個(gè)電極僅作為陽(yáng)極配置給設(shè)在小放電距離上的陰極，另一電極作為陰極配置給設(shè)在大放電距離上的陽(yáng)極。當(dāng)這兩個(gè)電極足夠緊地靠近時(shí)也可具有上述意義上的輔助觸發(fā)功能。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述的本發(fā)明措施可通過(guò)電極裝置的一種構(gòu)型來(lái)補(bǔ)充，以利于在傳統(tǒng)的放電距離上的可減光性能。為此該電極裝置沿所述控制長(zhǎng)度上構(gòu)成不均勻的，以使得在控制長(zhǎng)度內(nèi)放電的點(diǎn)燃電壓可以改變。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，這里可參照在先德國(guó)專利申請(qǐng)“介電阻尼放電的可減光放電燈”-申請(qǐng)日為98.09.29，案號(hào)為19844720.5。該專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容亦結(jié)合于此作為參考。
在這方面尤其有利的是至少電極的一部分是正弦波的形狀，其中不均勻性體現(xiàn)為放電距離的變化及由此點(diǎn)燃電壓的變化。
根據(jù)本發(fā)明的方法可用于功率的調(diào)節(jié)或減光方式，如所述地，將一個(gè)脈沖電源的各個(gè)有功功率脈沖之間的無(wú)信號(hào)時(shí)間作為改變功率的參數(shù)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，優(yōu)先考慮構(gòu)成相應(yīng)電子前置裝置的兩個(gè)方案。這兩個(gè)方案被歸納在權(quán)利要求13及14中。其它的細(xì)節(jié)可參考上述專利申請(qǐng)，及專利申請(qǐng)“用于介電阻尼放電的放電燈的電子前置裝置”-案號(hào)19839329.6及19839336.9，它們?nèi)缫岩C的所有專利申請(qǐng)均出自同一申請(qǐng)人。該專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容亦結(jié)合于此作為參考。那里所述的根據(jù)導(dǎo)通型變流器或根據(jù)截止/導(dǎo)通型變流器原理工作的電子前置裝置通過(guò)一個(gè)初級(jí)回路開(kāi)關(guān)-那里用TQ表示-產(chǎn)生脈沖，它由一個(gè)控制裝置控制-那里用SE表示。在這方面在前置裝置及放電燈的電參數(shù)適當(dāng)選擇時(shí)可通過(guò)對(duì)該控制裝置的控制邏輯的相應(yīng)干預(yù)來(lái)影響無(wú)信號(hào)時(shí)間。因此可通過(guò)對(duì)該控制裝置確定時(shí)間的參考量的外部影響來(lái)改變無(wú)信號(hào)時(shí)間的值。對(duì)此的細(xì)節(jié)是專業(yè)人員所清楚的。
當(dāng)上述根據(jù)本發(fā)明的方法及根據(jù)本發(fā)明的放電燈相結(jié)合時(shí)，本發(fā)明將涉及具有該放電燈及相應(yīng)設(shè)計(jì)的電子前置裝置的照明系統(tǒng)，后者不一定需要根據(jù)權(quán)利要求13及14。
作為優(yōu)選的應(yīng)用例-如開(kāi)始部分所述-譬如顯示屏，信號(hào)燈，信號(hào)裝置的照明及背景燈等均可考慮。通常這些應(yīng)用范圍可與各種類型的信息顯示相結(jié)合。在信息顯示時(shí)，在不同環(huán)境條件下從顯示裝置讀取信息的可讀性起著十分重要的作用。這主要涉及在較暗環(huán)境條件下的光圈自由度及在亮背景或干擾情況下的可讀度。為了適配，放電燈盡可能寬的功率調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)范圍具有很大意義。
這主要涉及交通技術(shù)領(lǐng)域，例如在機(jī)動(dòng)車內(nèi)部區(qū)域中的燈。對(duì)此可參考EP0926705A1(已引證)公開(kāi)的內(nèi)容。此外，如已述的，可考慮監(jiān)視器及顯示屏的應(yīng)用。那里光通量的調(diào)節(jié)范圍典型地需要1∶100，這用非本發(fā)明的放電燈不可能一下子近似地實(shí)現(xiàn)(迄今典型為1∶5)。也可考慮辦公自動(dòng)化的領(lǐng)域，例如掃描器中的燈。
以下將詳細(xì)描述在附圖中概要表示的本發(fā)明的具體實(shí)施例。其中公開(kāi)的各個(gè)特征可各自地或以所述者以外的組合作為本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。附圖為

圖1根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電極裝置的概要示圖；圖2根據(jù)本發(fā)明的另一電極裝置的概要示圖；圖3根據(jù)本發(fā)明的又一電極裝置的概要示圖；圖4根據(jù)本發(fā)明的又一電極裝置的概要示圖；圖5根據(jù)本發(fā)明的又一電極裝置片段的概要示圖；圖6用于說(shuō)明圖5中電極裝置的概要示圖。
圖1中所示作為本發(fā)明第一實(shí)施例的電極裝置被表示為12個(gè)標(biāo)有數(shù)字序號(hào)的電極條，它們分隔地布置在一個(gè)未示出的扁平輻射放電管的壁上。當(dāng)然，它們亦可以不同的方式分隔地布置在各個(gè)壁，如一個(gè)扁平輻射放電管的面對(duì)著的板的內(nèi)側(cè)。
在此情況下，電極條1及2,5及6,7及8和11及12彼此各具有4mm的距離。在該說(shuō)明導(dǎo)言部分的意義上該距離是一個(gè)較大的放電距離。與此相反，一方面電極電極條2、3、4、5及另一方面電極條8、9、10、11彼此相隔0.4mm，即根據(jù)本發(fā)明的小距離。電極條6及7彼此相隔2-3mm。
根據(jù)在圖1右側(cè)所示的極性可實(shí)現(xiàn)以下的工作方式外電極條1及12及中間電極條6及7處于正電位，即作為陽(yáng)極連接。在小間隔四條組中的內(nèi)電極3、4、9、10處于負(fù)電極，即為陰極。其它的電極條2、5、8、11處于上述電位之間的電位，即明顯地接近負(fù)電位。在圖1中為簡(jiǎn)單起見(jiàn)用0表示。在此情況下可選擇地連接到相應(yīng)電位，也就是說(shuō)，電極條1-12不是同時(shí)地被供電。
根據(jù)本發(fā)明，在該扁平輻射體的減光區(qū)域中，可在電極對(duì)2和3,4和5,8和9及10和11之間用很低功率或光通量的放電工作。因?yàn)檫@些電極的距離為0.4mm，是非常短的，很容易觸發(fā)放電，及可以根據(jù)本發(fā)明甚至具有1ms范圍的無(wú)信號(hào)時(shí)間及控制在該范圍上。通過(guò)縮短及延長(zhǎng)該無(wú)信號(hào)時(shí)間可使扁平輻射體在很低的功率范圍上無(wú)問(wèn)題地被減光。
對(duì)此還應(yīng)補(bǔ)充，如前所述，通過(guò)在大放電距離上施加(相對(duì)扁平輻射體的全負(fù)載)相當(dāng)小的供電功率使放電效率明顯變差還可出現(xiàn)輻射光通量的更大削弱。為了在這里給出不會(huì)限制理解的數(shù)量級(jí)，在該例中的0.4mm的短放電距離上放電效率大約比在4mm的大放電距離上大功率放電時(shí)的效率差5倍。
在電極條1和2,5和6,7和8及11和12之間的大放電距離上可觸發(fā)放電及工作，這本身相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)，及該扁平輻射體可在高的效率下輻射大的光通量。
借助本發(fā)明，典型地，在減光時(shí)相對(duì)功率的變化至少可為10∶1。通過(guò)放電距離及可調(diào)節(jié)的無(wú)信號(hào)時(shí)間的相應(yīng)設(shè)計(jì)可達(dá)到20∶1,50∶1或100∶1的值。應(yīng)指出，通過(guò)上述在短放電距離上相應(yīng)的功率改變使效率變差可實(shí)現(xiàn)光通量實(shí)際的相對(duì)變化，該變化以效率變差的倍數(shù)增強(qiáng)。在放電距離為0.4mm時(shí)該倍數(shù)的典型值為5。因此，根據(jù)本發(fā)明光通量的相對(duì)變化為50∶1，最佳情況下可達(dá)到500∶1。
在高功率區(qū)域及低功率區(qū)域之間的過(guò)渡區(qū)域中，圖示的電極裝置可同時(shí)地在所述長(zhǎng)的及所述短的放電距離上放電工作。這里“同時(shí)”的概念不是涉及各個(gè)有功功率脈沖，而是涉及放電燈開(kāi)或關(guān)意義上的宏觀時(shí)間。因此通過(guò)中間電位電極條2、5、8、11上聚集的電子在短距離上的放電也有助于在長(zhǎng)放電距離上放電的觸發(fā)。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的放電之間的交替作用可使長(zhǎng)放電距離上放電的可減光性擴(kuò)展到實(shí)質(zhì)地變小的功率上。
在更小功率上該輻射體僅通過(guò)短距離上的放電工作。
在該實(shí)施例中，電極條3、4、9及10各被理解為作為“對(duì)”構(gòu)成的陰極。這些陰極的分隔可被忽略，如在以下第二實(shí)施例中所描述的。
在圖1中還可看到，電極條6及7也可理解為作為“對(duì)”構(gòu)成的陽(yáng)極。對(duì)于這種“孿生”布置技術(shù)可參照本申請(qǐng)人的DE 197 11 892 A1。
當(dāng)然，在圖1中所示的電極裝置應(yīng)理解為僅是作為非常大的電極裝置的片段。
圖1表示，電極條1-6或7-12在圖1的垂直方向上各確定了一個(gè)可任意頻繁重復(fù)的“基本單元”。
圖2也表示一個(gè)片段，它是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例。圖1中的“孿生”布置6及7在這里被正弦狀的陽(yáng)極13及17代替。對(duì)此可參考本申請(qǐng)人于98.09.29申請(qǐng)的專利申請(qǐng)“具有改進(jìn)電極構(gòu)型的介電阻尼放電的放電燈”，案卷號(hào)為19844721.3。所引證各申請(qǐng)公開(kāi)的內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
此外，圖1中構(gòu)成“對(duì)”的陰極3、4、9及10各簡(jiǎn)單地構(gòu)成電極條15及19。
圖2中的基本單元相當(dāng)于電極條15-19，其中當(dāng)相互靠近本來(lái)要形成一對(duì)電極的，但在圖2中就結(jié)合成單個(gè)電極條15或19。
放電距離相應(yīng)于上一實(shí)施例，其中在電極13和14,16和17及17和18之間的放電距離局部地?cái)[動(dòng)。如果我們將圖2中所示結(jié)構(gòu)向上及向下延續(xù)，則一個(gè)正弦狀電極在兩個(gè)方向上具有相鄰的電極，因此一個(gè)正弦狀電極13及17的上半部分及下半部分各配置給相鄰的電極。這意味著，對(duì)于譬如電極17，其“峰“確定了對(duì)相對(duì)電極條16的放電距離，其“谷”確定了相對(duì)電極條18的放電距離。這些放電距離在3及4mm之間擺動(dòng)。
放電距離的局部擺動(dòng)不僅提供了對(duì)圖1所示“孿生”構(gòu)型的一種變型，而且也適合于在說(shuō)明書(shū)導(dǎo)言部分提供參考的傳統(tǒng)減光技術(shù)。這可參考那里所述的專利申請(qǐng)。
當(dāng)然這里所述的變型亦可為其它組合，例如可在圖2中設(shè)置成對(duì)的電極。也可設(shè)想，根據(jù)本發(fā)明小放電距離的相鄰很近的電極條是正弦狀的或以另外的曲折方式實(shí)施。氣體放電燈的其它技術(shù)細(xì)節(jié)可參考所引證的各個(gè)專利申請(qǐng)。作為例子可提供一些數(shù)據(jù)電極條為0.6mm寬。每脈沖輸入80μJ的能量。通過(guò)無(wú)信號(hào)時(shí)間的變化可在8W范圍的全功率(僅用大放電距離)及0.8W(頻率10KHz時(shí))或0.08W(頻率1KHz時(shí))之間變化。相應(yīng)地光通量的減光范圍為1∶500。
圖3表示另一實(shí)施例，其中給出一個(gè)圓管形放電燈的電極裝置的概要橫截面圖。
該圖中數(shù)字21-25指示以橫截面表示的電極條，每個(gè)電極條被介電層覆蓋。這些電極條21-25被分隔地布置在一個(gè)其內(nèi)徑為10.6mm及其外徑為12mm的圓柱形放電管的內(nèi)側(cè)。通過(guò)圖示的裝置視何電極條以何極性工作而定可實(shí)現(xiàn)不同的放電距離。在該例中以下的放電距離可提供選擇23-24:0.5mm21-22:1.5mm23-25:4mm21-25:8.3mm22-23:10.5mm因此根據(jù)本發(fā)明，一方面電極條23及24、另一方面電極條21及22之間的放電距離能以小放電距離實(shí)現(xiàn)。此外可作成4及10.5mm之間的三個(gè)不同大小的放電距離。并且在大放電距離的區(qū)域中放電效率還可進(jìn)一步改進(jìn)，以使得電極條22及23之間的大放電距離在這方面得到優(yōu)化。另外，在該放電距離上放電的觸發(fā)需要相對(duì)高的電壓，及必需輸入相對(duì)高的功率。
可以看出，尤其在空間的電極幾何圖形的情況下電極裝置的實(shí)現(xiàn)具有多種選擇可能性。
開(kāi)始部分所述的觸發(fā)輔助功能這里可用兩種方式體現(xiàn)一方面，電極條24作為陰極，電極條23作為中間電極及電極條25作為陽(yáng)極(根據(jù)圖1及2中的符號(hào)+,0及-的意義)。另一方面，電極條22作為陰極，電極條21作為中間電極及電極條25作為陽(yáng)極。
這種可減光管形燈譬如可有利地作為平面顯示屏背景光的邊緣燈。
圖4表示一個(gè)扁平輻射燈的電極模式的另一實(shí)施例。這里各有三個(gè)相同的鋸齒狀電極條相當(dāng)靠近地平行延伸。在旁邊以較大的距離跟隨著與此平行的鏡像三元結(jié)構(gòu)及余此類推。每個(gè)三元結(jié)構(gòu)或每個(gè)與此平行的鏡像三元結(jié)構(gòu)的兩個(gè)外電極條與公共外連接母線26或27連接，形成電極組。無(wú)論各三元結(jié)構(gòu)還是與此平行的鏡像三元結(jié)構(gòu)的每個(gè)中間電極條與另一外連接母線28相連接，形成另一電極組。各個(gè)“鋸齒”是不對(duì)稱的。它具有一個(gè)長(zhǎng)的平緩段及一個(gè)短的陡坡。在每個(gè)三元結(jié)構(gòu)中兩個(gè)外電極條及中間的內(nèi)電極條之間的距離為3mm或2mm。相鄰三元結(jié)構(gòu)的鋸齒尖之間的最小距離為6mm。當(dāng)連接母線26及27作為(瞬時(shí))陰極或陽(yáng)極接通時(shí)(情況Ⅰ)，在工作中確定了單一放電(未示出)。在此情況下連接母線28不與電源的任何極連接(自由或浮動(dòng)電位)。在特別小功率的工作時(shí)，連接母線26及27相應(yīng)地共同作為(瞬時(shí))陰極及連接母線28作為(瞬時(shí))陽(yáng)極接通(情況Ⅱ)。由此僅在每個(gè)三元結(jié)構(gòu)緊相鄰的電極條之間點(diǎn)燃單一放電，其中單一放電總是開(kāi)始于鋸齒尖及燃到相鄰的中間電極條。在對(duì)于三個(gè)電極組26-28的兩種控制方式之間的轉(zhuǎn)換可用公知的方式，如借助繼電器電子地實(shí)現(xiàn)。
借助在圖4中所示的電極模式及前面所述的替換控制變型可在扁平輻射燈單極性脈沖工作時(shí)覆蓋以下的功率范圍

這里Us表示脈沖峰值電壓，f表示脈沖重復(fù)頻率及P表示輸入扁平輻射燈的平均電功率。
在雙側(cè)介電阻尼的情況下電極的構(gòu)型可工作在雙極性交變脈沖的工況中。
這里應(yīng)特別注意借助約2mm的短放電距離(情況Ⅱ)在相對(duì)小的脈沖重復(fù)頻率(這里為8kHz，比情況Ⅰ小)及由此相對(duì)小的平均電功率的情況下可實(shí)現(xiàn)無(wú)電弧的放電。在情況Ⅰ中，脈沖峰值電壓是接收電功率的控制量。隨著電壓的增高最初在每個(gè)“鋸齒”尖部(約6mm的最小電極距離)開(kāi)始的三角形部分放電沿相應(yīng)鋸齒的縱向斜坡(=增加的放電距離)展寬為簾狀的寬結(jié)構(gòu)，其中各個(gè)三角形部分放電不再明顯地能由視覺(jué)識(shí)別。
在圖4的方案的一個(gè)未示出的變型中，在三元結(jié)構(gòu)之間各設(shè)有一個(gè)實(shí)質(zhì)上直的電極條。因此借助適當(dāng)?shù)牡谌刂品绞?情況Ⅲ)可實(shí)現(xiàn)中間電極距離或放電距離。
圖5片段地、即未示出外連接母線地表示根據(jù)本發(fā)明電極模式的另一實(shí)施例。當(dāng)然所示的電極應(yīng)理解為僅是可能很大的電極裝置的片段。該電極模式相對(duì)圖5的電極具有其優(yōu)點(diǎn)，它需要較少的電極條，且具有良好的亮度分配均勻度，因?yàn)?如下面給出的)具有長(zhǎng)些或短些放電距離的單一放電幾乎在相同位置上點(diǎn)燃。由此當(dāng)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的交替放電方式時(shí)仍保存放電結(jié)構(gòu)的空間分配，僅是總亮度不同。
在圖6中，各具有較復(fù)雜形狀的兩個(gè)電極條(29,30)彼此緊密地相鄰布置。它們用于在工作時(shí)產(chǎn)生具有相對(duì)小放電距離的放電結(jié)構(gòu)(未示出)。在離該二元結(jié)構(gòu)(29,30)較大的距離上跟隨與它成鏡像的二元結(jié)構(gòu)(31,32)，余類推。在較大距離上相鄰的電極條(30,31；32,29)用于在工作中產(chǎn)生具有相對(duì)大放電距離的放電結(jié)構(gòu)(未示出)。為了說(shuō)明另外的細(xì)節(jié)，以下再參照?qǐng)D6。該圖僅用于表明圖5中的電極條(29,30)的形狀是如何構(gòu)成的。為此我們首先考慮兩個(gè)對(duì)稱的鋸齒形電極條(33,33’)彼此平行地布置。一個(gè)“鋸齒”的底部長(zhǎng)度p為14mm，底部上的高度為1mm。在鋸齒雙線33,33’的“拐點(diǎn)”35,35’上朝著相鄰電極條的鋸齒尖部的部分區(qū)域上被一個(gè)楔形窄區(qū)36,36’代替。每個(gè)窄區(qū)36,36’的半寬度c為2mm。在各窄區(qū)36,36’范圍中兩個(gè)電極條之間的最短距離b為1.5mm。然后，使具有窄區(qū)36,36’的二元結(jié)構(gòu)33,33’鏡像地復(fù)制，便得到鏡像的、具有窄區(qū)38,38’的二元結(jié)構(gòu)34,34’。這樣地重復(fù)下去，直到產(chǎn)生出整個(gè)電極結(jié)構(gòu)為止。當(dāng)在圖6中接著考慮將舊的跨接部分去掉，最后就得到圖5中的電極結(jié)構(gòu)。
在圖5結(jié)構(gòu)的一個(gè)變型(未示出)中，該窄區(qū)也可用弧形代替楔形來(lái)構(gòu)成。由此在窄區(qū)中的放電控制性能“變軟”，類似于圖2中的電極條13及17的弧形的情況。
此外也可去除圖5中每個(gè)二元結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電極條之一上的窄區(qū)，即每個(gè)第二電極條僅構(gòu)成鋸齒形的。在極端的情況下，每個(gè)第二電極條可以是直的或至少基本上是直的。這樣在每種情況下減小了每個(gè)二元結(jié)構(gòu)中窄區(qū)的數(shù)目及由此減小了工作時(shí)部分放電區(qū)的數(shù)目。因此該方案尤其適合減光工作中的很小亮度。
以下將描述一個(gè)扁平燈的具體構(gòu)型(未示出)。該扁平燈具有作為主限界壁的兩個(gè)平行的玻璃板(厚度2mm，尺寸105mm乘137mm)。在一個(gè)基板上設(shè)有電極模式，例如根據(jù)圖4或根據(jù)圖5的電極模式或作為金屬絲網(wǎng)印刷模式的方案。實(shí)際電極條位于一個(gè)框內(nèi)(橫截面高=寬=5mm)，后者使基板與一個(gè)面板相連接并對(duì)外密封著放電容積(基板內(nèi)面積78mm乘110mm)。整個(gè)電極條被150μm厚度的玻璃焊層覆蓋(雙側(cè)阻尼放電)。在基板及框上放有一個(gè)由Al2O3或TiO2作的反光層。整個(gè)內(nèi)表面具有三條發(fā)光材料層。一個(gè)球形支點(diǎn)配合在基板及面板之間的中心。電極條在相對(duì)放電容積內(nèi)其區(qū)段的延長(zhǎng)線上在玻璃焊框密封情況下簡(jiǎn)單地穿導(dǎo)。放電管內(nèi)在13kPa的壓力下充有氙氣。
權(quán)利要求
1．放電燈，具有一個(gè)充有放電介質(zhì)的放電管，設(shè)有一個(gè)確定放電距離的至少一個(gè)陽(yáng)極(29；32)及至少一個(gè)陰極(30；31)的電極裝置，在至少陽(yáng)極及放電介質(zhì)之間具有一個(gè)介電層，其特征在于放電距離(b)為3mm或更小。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的放電燈，具有至少兩個(gè)可分開(kāi)驅(qū)動(dòng)的電極組(26,27；26,27,28)，在其中至少一個(gè)組(26,27,28)中具有小放電距離，及它們?cè)诜烹娋嚯x上彼此不同。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的放電燈，其中電極裝置包括至少一個(gè)電極(2)，在它的一側(cè)以小放電距離布置了一個(gè)陰極(3)，及在它的另一側(cè)以大放電距離布置了一個(gè)陽(yáng)極(1)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2或3的放電燈，其中電極裝置包括至少兩個(gè)緊相鄰的電極，在一個(gè)電極的一側(cè)以小放電距離布置了一個(gè)陰極，及在另一個(gè)電極的另一側(cè)以大放電距離布置了一個(gè)陽(yáng)極。
5．根據(jù)權(quán)利要求2,3或4的放電燈，其中電極裝置沿一個(gè)控制長(zhǎng)度是不均勻的，其形式是在大放電距離上變化點(diǎn)燃電壓。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的放電燈，其中至少一個(gè)電極(13；17)具有主要的正弦波的形狀。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的放電燈，其中至少一個(gè)電極(26；27；28；29；30；31；32)具有實(shí)質(zhì)上鋸齒波的形狀。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的放電燈，其中至少包括具有小放電距離的至少兩個(gè)電極(29,30)的一個(gè)電極裝置及至少一個(gè)與它成鏡像的電極裝置(32,31)，其中相鄰的電極裝置的最小相對(duì)距離(g)大于一個(gè)電極裝置(29,30)中相鄰電極(29；30)的最小相對(duì)距離(b)。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的放電燈，其中小放電距離(b)通過(guò)每個(gè)電極裝置相鄰電極對(duì)之間的窄區(qū)(36,36’；38,38’)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中每個(gè)窄區(qū)(36,36’；38,38’)構(gòu)成在每個(gè)電極對(duì)的至少一個(gè)電極的兩個(gè)鋸齒之間。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的放電燈，其中每個(gè)窄區(qū)被構(gòu)成弧形或楔形。
11．用于驅(qū)動(dòng)根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的放電燈的方法，其中在一個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)電源的有功功率脈沖之間的無(wú)信號(hào)時(shí)間大于50μs。
12．根據(jù)權(quán)利要求11的方法，用于驅(qū)動(dòng)根據(jù)權(quán)利要求1-10中一項(xiàng)的放電燈，其中輸入到放電燈的功率可變化，其方式是一個(gè)脈沖驅(qū)動(dòng)電源的有功功率脈沖之間的無(wú)信號(hào)時(shí)間被改變。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中每個(gè)有功功率脈沖輸入放電燈的能量基本上保持恒定。
14．根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其中放電燈根據(jù)權(quán)利要求2構(gòu)成，及當(dāng)具有小放電距離的電極對(duì)工作時(shí)功率被調(diào)節(jié)在小功率范圍上，而也當(dāng)或僅當(dāng)具有大放電距離的電極對(duì)工作時(shí)功率被調(diào)節(jié)在大功率范圍上。
15．根據(jù)權(quán)利要求12,13或14的方法，其中放電燈根據(jù)權(quán)利要求2構(gòu)成，及具有小放電距離的電極對(duì)與具有大放電距離的電極對(duì)一起被驅(qū)動(dòng)。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在具有小放電距離的電極對(duì)的有功功率脈沖僅在具有大放電距離的電極對(duì)的有功功率脈沖之間具有固定的相位關(guān)系。
17．根據(jù)權(quán)利要求12-16中一項(xiàng)的方法，其中放電燈用前置裝置驅(qū)動(dòng)，該前置裝置被構(gòu)成通流型變流器，用于由一個(gè)變壓器的初級(jí)回路向具有放電燈的次級(jí)回路輸入一個(gè)外電壓脈沖，以在放電燈中引起觸發(fā)及內(nèi)部極性反相，及具有一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，它被設(shè)計(jì)成在觸發(fā)后關(guān)斷通過(guò)變壓器與次級(jí)回路隔離的初級(jí)電流，以允許初級(jí)回路振蕩，使在放電燈上外電壓引起的電荷衰減及通過(guò)放電燈中內(nèi)部極性反相導(dǎo)致反相觸發(fā)，其中關(guān)開(kāi)關(guān)裝置這樣地設(shè)計(jì)，即反相觸發(fā)后到放電燈重新觸發(fā)經(jīng)過(guò)的無(wú)信號(hào)時(shí)間可改變，以改變輸入放電燈的功率。
18．根據(jù)權(quán)利要求12-16中一項(xiàng)的方法，其中放電燈用前置裝置驅(qū)動(dòng)，該前置裝置被構(gòu)成截止/通流型變流器及一個(gè)初級(jí)回路中的開(kāi)關(guān)裝置的組合，它設(shè)計(jì)成用于關(guān)斷由一個(gè)變壓器向具有放電燈的次級(jí)回路輸入一個(gè)外電壓脈沖的初級(jí)側(cè)電流，以在放電燈中引起觸發(fā)及內(nèi)部極性反相，及重新導(dǎo)通變壓器的初級(jí)電流，以便通過(guò)反電壓脈沖使由放電燈上外電壓引起的電荷衰減，由此借助放電燈中內(nèi)部極性反相引起反相觸發(fā)，其中開(kāi)關(guān)裝置這樣地設(shè)計(jì)，即反相觸發(fā)后到放電燈重新觸發(fā)經(jīng)過(guò)的無(wú)信號(hào)時(shí)間可改變，以改變輸入放電燈的功率。
19．具有根據(jù)權(quán)利要求1-10中一項(xiàng)的放電燈及一個(gè)電子前置裝置的照明系統(tǒng)，它被設(shè)計(jì)成使用根據(jù)權(quán)利要求11-16中一項(xiàng)的方法。
20．具有根據(jù)權(quán)利要求1-10中一項(xiàng)的放電燈的信息顯示裝置。
21．根據(jù)權(quán)利要求20的裝置，具有根據(jù)權(quán)利要求19的照明系統(tǒng)。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明使介電阻尼放電的放電燈的放電距離縮短到3mm以下。脈沖的有功功率輸入的無(wú)信號(hào)時(shí)間可大大增長(zhǎng),約大于50ms,這使放電燈的減光性能極大的改善。
文檔編號(hào)H01J61/06GK1320270SQ99811560
公開(kāi)日2001年10月31日 申請(qǐng)日期1999年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月1日
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