CN1298013C

CN1298013C - 带有介质阻塞电极的放电灯

Info

Publication number: CN1298013C
Application number: CNB998016535A
Authority: CN
Inventors: M·塞波尔德; M·伊尔默; A·埃伯哈德特
Original assignee: PATRA Patent Treuhand Munich
Current assignee: PATRA Patent Treuhand Munich
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1999-08-28
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2019-08-28
Also published as: EP1050066A1; CA2310795A1; EP1050066B1; US6566810B1; DE19843419A1; JP2002525822A; JP3569229B2; DE59907370D1; CN1286799A; WO2000017910A1; TW444231B; CA2310795C

Abstract

适用于通过介质阻塞放电作业的带有置于放电容器器壁上的金属电极的放电灯，具有至少一个介质阻塞层，该层覆盖电极的至少一部分。根据本发明，电极是附加地被一个阻挡层，特别是由烧结玻璃陶瓷组成的阻挡层直接覆盖的，即阻挡层必要时是分别置于电极和介质阻塞层之间的。由此可以防止金属离子由电极扩散入介质阻塞层中和对其特性造成所不希望的影响。此外这样还可以避免电灯运转过程中电极面的蒸发和溅射。

Description

带有介质阻塞电极的放电灯

技术领域

本发明涉及一种适用于通过介质阻塞放电作业的放电灯，它带有：一个放电容器；金属内壁电极，该金属内壁电极安置在放电容器的内壁上；至少一个介质阻塞层，它覆盖了金属内壁电极的至少一部分，并对有关的金属内壁电极发挥介质阻塞作用。

背景技术

概念“放电灯”在此包括基于气体放电的电磁辐射源。辐射的光谱不仅能涵盖可见区，而且能够涵盖紫外线/真空紫外线区以及红外线区。此外还含有不可见辐射转化为可见辐射的荧光层。

这里涉及的是带有所谓的介质阻塞电极的放电灯。这种电极是以薄金属条的或类似导带，例如由导电银制的的层状结构，形式实现的，其中至少有一部分被安置在放电容器的内壁上，例如通过采用像丝网印刷术或类似的那样的这些印刷技术来安置。在放电容器内部的对面，这些内壁电极的至少一部分是被一个介质层完全覆盖的，这一介质层在电灯运转过程中起着关系到放大起介质阻塞作用。

如果只有单一极性的电极-主要是正极-是用这样介质阻塞层覆盖的那么在优先的单极脉冲运转过程中(WO 94/23442)就会产生一种所谓的单面介质阻塞放电，这种放电由大量呈三角状的部分放电组成。相反，如果所有电极，即两极都是用一个介质阻塞层覆盖的，则既会在单极的，也会在双极的运转过程中产生出一种所谓的双面介质阻塞放电。在例如用交流电压或者也具有两极脉冲(WO 94/23442)的双极运转过程中，每个电极交替地既行使正极的和也行使负极的职能。

然而，在这种灯上也显露出，金属离子从电极扩散到介质阻塞层中，而且在其作为介质阻塞的功能方面金属离子的特性可能对于放电不受欢迎地影响着。

此外，在单面介质阻塞情况下还出现的问题是，在灯制造过程中，例如在介质层的熔入过程中，在热力并合过程以及诸如此类的过程中，蒸发未被阻塞的内壁电极的金属，并有可能未受控制地凝结在灯内部。此外，在某些情况下，电极面的导电能力降低。温度越高(特别是高于400℃)，持续此高温的时间越长，所述的问题就越突出。此外，在灯运转过程中，金属颗粒通过溅射过程从未阻塞电极中析出，并同样凝结在放电容器壁上。金属在放电容器器壁上的凝结导致灯照明电流的减弱。此外，典型地为条状的电极的厚度和宽度将影响到它们的电流承载能力，这种状况尤其会在高脉冲电流情况下变得危急。此外，电极宽度还影响到对介质阻塞放电产生直接影响的电极设置的容量。此外，放电距离可能局部地缩小，这给放电均匀性造成负面影响。这一点在特别的程度上适用于在实施例中详述的情形，即给负极面装上突出部，呈三角状的部分放电在这里生成。

在介质阻塞层上，以及一般来说也在放电容器内壁的其它的部分上，可能是涂上一层其它的功能层的，例如一个由一种荧光物质组成的或由荧光混合物组成的层，以及/或者一个或甚至多个对可见辐射(光)和/或紫外线辐射的反射层。反射层必要时正是为了将可见光有针对性地反射到外面，即只反射到灯的某个优先方向。然而，多孔的涂层，例如像荧光物质层，只在很小的程度上防止了金属离子从电极面的蒸发或溅射。此外，无论怎样，电极面在熔入过程中直到涂上此层之前是完全没有保护的。

放电容器的几何形状不受任何特殊的限制，常见的例如有管状的，或者也有扁平的放电容器。后一种此外是适合于作为所谓的扁平灯用于液晶屏幕(LCD)的背景照明。关于这种灯的技术细节可以参阅例如DE 19718395C1或WO 98/43277。

发明内容

本发明的任务就是避免上述缺点，并制备根据本文首段所述的一种放电灯，此放电灯具有在长时间性能方面改善的构造，特别也考虑到电极由于扩散引起的变薄和减弱金属电极对介质层的影响。

根据本发明的一种适用于通过介质阻塞放电作业的放电灯，带有：一个放电容器；金属内壁电极，该金属内壁电极安置在放电容器的内壁上；至少一个介质阻塞层，它覆盖了金属内壁电极的至少一部分，并对有关的金属内壁电极发挥介质阻塞作用，其特征在于，金属内壁电极至少被一个介质阻塞层覆盖的那一部分是附加地直接被一个介质阻挡层覆盖的，即阻挡层是分别安置于相关的金属内壁电极和介质阻塞层之间的。

本发明还包括基于上述技术方案的有利扩展。

根据本发明，在单面介质阻塞情况下，至少内壁电极的被一层介质阻塞层覆盖的那个部分是附加地直接用一层阻挡层覆盖的，即附加的电阻档层分别是置于内壁电极与介质阻塞层之间的。换句话说，在这种情况下从放电容器的内壁出发看层的设置是如下的：电极层、阻挡层、介质阻塞层。为了避免在开头部分提到过的金属颗粒出自电极的蒸发和溅射，有利的做法是用这样一个阻挡层也覆盖介质未阻塞的内壁电极。

根据本发明，在双面介质阻塞的情况下，所有内壁电极，即两极的电极都直接用阻挡层覆盖。最后通常的介质阻塞层紧挨到阻挡层上。

阻挡层应该至少分别覆盖整个的电极，但是必要时也能“整个面积地”涂上“阻挡”的一层，即在后一种情况下，所有的电极，包括电极所有的放电容器壁是用单个相联的阻挡层覆盖的。通过标准程序如喷溅、配剂、轧压、丝网印刷掩模复印等等来进行典型地首先为膏状阻挡层的涂敷。

阻挡层由例如玻璃焊剂的一种电介质组成，它除了蒸发和溅射之外也防止电极的金属离子穿过阻挡层扩散到对介质阻塞放电十分重要的介质阻塞层中。至少，部分结晶的或结晶的玻璃焊剂，所谓的烧结玻璃陶瓷，特别是铋硼硅玻璃(Bi-B-Si-O)已证实适用于这一领域。其他合适的结晶玻璃焊剂例如是锌铋硼硅玻璃(Zn-Bi-B-Si-O)，锡锌磷玻璃(Sn-Zn-P-O)和锌硼硅玻璃(Zn-B-Si-O)。由于简洁起见以及为了更好地从概念上界定区别于为电极介质阻塞而设的介质阻塞层，那些作为扩散阻挡层、蒸发阻挡层和溅射阻挡层发挥功用的介质层也在以下简称为(介质)阻挡层。

当这种阻挡层的厚度在数量级上至少约为1微米时，对于按本发明的作用已证明是足够的。阻挡层的厚度典型地在1微米到40微米之间的范围中，优先位于1微米到30微米之间的范围中，特别优先位于5微米到20微米之间的范围中。在实践中，典型地为几个微米，例如6微米的厚度已证明是适合的。不管怎样，阻挡层的厚度小于阻塞层的厚度。此外主要的是，阻挡层实际是以部分结晶地呈现。

介质阻塞层既可以是条状地涂于单个的电极上的(对于单面和双面介质阻塞而言)，也可以-在双面介质阻塞放电情况下-通过单个相联的阻挡层而“整个面积地”地覆盖所有内壁电极以及放电容器壁的邻界部分。

对介质阻塞层合适厚度的选择从根本上取决于放电物理的要求，并位于50微米和几百微米的效量级上，特别在50到200微米之间的范围中。介质层的材料同样从根本上取决于放电物理的要求，特别取决于所希望具有的介质特性，例如介电常数，电子击穿强度等等。合适的材料有如铅硼化硅玻璃(Pb-B-Si-O)。

附图说明

下面将借助于多个实施例进一步解释本发明。附图展示了：

图1a：一个与发明一致的、带有布置在平台上电极的扁平放电灯的部分剖视的俯视图之示意图，

图1b：图1a中扁平灯的一个侧视图的示意图；

图1c：图1a中扁平灯沿AA线的局部截面图。

图2：图1a中扁平灯一种变型的沿AA线的部分截面图。

具体实施方式

图1a，1b和1c以示意图展示一种运行时扁平荧光灯的俯视图、侧视图以及沿AA线的局部截面图。这种荧光灯是作为一种LCD(液晶屏幕)用的背景照明而设计的。

扁平灯1由一个带有矩形底面的扁平电容器2，四个条状金属负极3，4(-)和正极(+)组成，其中三个是构成为长形双正极5，两个是构成为单个的条状正极6。另一方面放电容器2由一个底板7、一个端面板8和一个框架9组成。底板7和端面板8是分别通过玻璃焊接10与框架9如此气密地连接的，致使放电容器2的内部11是构成为六方体形状的。底板7是如此大于端面板8的，使得放电容器2具有周圈空出的边缘。端面板8的裂口只是为了说明的需要，好让人看到负极3、4和正极5、6的一部分。

负极3、4和正极5、6是交替和平行地安置于底板7的内壁上的。正极6、5和负极3、4在它们的一个末端上是分别拉长的并且是在底板7上从放电容器2的内部11中从两面向外导出的。在底板7的边缘上，电极条3、4、5、6转变成各一个负极方面的13或者正极方面14的总线状的外部供电引线。这两个外部供电引线13、14用作与电源(未表示)用的接点。

在放电容器2的内部11，电极3-6以及邻界的放电容器壁是被一个起阻挡层作用的，由Bi-B-Si-O组成的烧结玻璃陶瓷层完全覆盖的，它的厚度大约为6微米。阻挡层61在其这方面是被一个由Pb-B-Si-O组成的介质阻塞层62完全覆盖的，在电极上的阻塞层的厚度大约为250微米。因此这里涉及的是一种双面介质阻塞。阻挡层61阻塞金属离子从电极3-6扩散到介质阻塞层62中。在介质阻塞层62上涂了一层由TiO₂组成的反射层63，其厚度约为4微米。在反射层63本身上以及在端面板8的内壁上涂了一层荧光混合物层64(在图1a中为了清楚起见没有画出这些层，但请参阅图1c)，这荧光混合物一层将由放电产生的紫外线/真空紫外线辐射转变成可见白色光。这里涉及的是一种带有蓝色组分BAM(BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺)，绿色组分LAP(LaPO₄:[Tb³⁺，Ce³⁺])和红色组分YOB([Y，Gd]BO₃:Eu³⁺)的三带发光物质。发光混合物层63的厚度约为30微米。

在一种变体中没有说明，在TiO₂层和荧光物资层之间设置了一个其它的Al₂O₃组成的反射层。以此方式改善反射效果。Al₂O₃层的厚度约为5微米。

包括绝缘套管的电极3-6和外部供电引线13、14分别构成了相联的负极方面的或正极方面的类似导带的层状结构。这两种层状结构以及紧随其后的其它功能层-阻挡层61、介质阻塞层62、反射层63以及荧光物质层64是通过丝网印刷术按规定的次序直接涂在底板7上的，或者只要适合是涂在端面板8上。

61-64层被涂好以后，底板7和框架9以及框架9又与端面板8分别通过玻璃焊剂10融合成完整的扁平灯1。热力并合过程比方说在一个真空炉中进行。在放电容器的各组成部分熔合之前，扁平灯1的内部11在10KPa的充填压力下被充满氙气。

每个正极对5的两个正极条5a、5b在垂直于电极条3-6面向扁平灯1的两边缘15、16的方向上是变宽的，并且也就是非对称地，而且只面向各自的配条5b和5a的方向。每个正极对5的两个正极条的相互最大距离约为4毫米，最短距离约为3毫米。两个单独的正极条6分别是紧靠扁平灯1的两个与电极条3-6平行的边缘布置的。

负极3；4呈现出鼻状的、各自面向毗邻的正极条5；6的半圆形突出部19。它们对电场的局部有限增强产生影响，并且因此在按WO 94/23442的单极脉冲运转中产生的三角状部分放电(在图1a中没有说明)只在这些地方燃起。突出部19和各自直接毗邻的正极条之间的距离大约为6毫米。半圆形突出部19的半径约为2毫米。由于电极的构成在这里只要次要的，故这方面的有关细节可参阅DE 19636 965A1或DE 19711 892 A1。

图2展示了图1中扁平灯沿AA线的一种变型的部分截面图。同样的特征配以同样的标记。与图1C中的说明不同的是这里涉及一个单面的介质阻塞，即只要正极(5a，5b)分别是被一个由铅硼硅玻璃组成的250微米厚的介质阻塞层62′覆盖的。甚至在这一实施例中所有的电极，即甚至负极3、4同样是被一个由Bi-B-Si-O组成的6微米厚的阻挡层61直接覆盖的。这样，介质阻塞层62′是安置在阻挡层61的上方的，并且此外是只安置于正极(5a，5b)的范围内的。在介质阻塞层62′的熔入过程中以后此后在灯运转的过程中，阻挡层61保护未配备介质阻塞层62′的负极以防止蒸发。直接在介质阻塞层62′(正极)上或阻挡层61(负极和电极之间邻界的内壁)上安置了一个厚约150微米的荧光混合物层64。这个相对厚的荧光混合物层同样发挥紫外线反射层的作用。因此，在这个简单的变型中放弃了一个分离的反射层。在端面板8的内壁上，荧光混合物层却反而薄一些，以便可见光能够穿透它。

在纯紫外线辐射器上取消底板和端面板上的荧光层。然而，在这种情况下，由于效率的缘故却不能放弃底板上的一个或多个紫外线反射层。

在本发明的范围内还可以想像更多的附加层和层的设置，而不会失去本发明的良好效果。在这里重要的仅仅是防止电极金属离子扩散到上面的层中以及特别是扩散到对介质阻塞放电十分关键的介质阻塞层的阻挡层是直接布置于电极上的。

在这里要再次指出，在图1c和图2中以图表过度示意地说明的那些层并不一定要扩展到底板整个面积。重要的只是，至少各自相关的或者必要时每个电极是被相应的层完全覆盖的。

此外，各个单独的层并不一定要是像在图1c和图2中简化说明的完全平坦的。与之相反，在实践中，各个单独的层，特别是那些非常薄的层，其本身可以是凹凸不平的。当一个或几个层比电极薄，而这个(些)层因此还能识别地描绘带有电极的底板的表面形状时，这一点就变得尤为突出。

在另一个实施例(没有说明)中涉及到一种管状孔径灯。除去放电容器开关不同这一点之外，它相对于图1中的扁平灯的主要区别在于根据改变的容器形状而调整的生产方法。特别的是在这里荧光物质不再通过印刷技术而是例如采用灌浆充填到内壁上或到事先安置于其上的其他功能层上的方法进行涂层。原则上的次序以及各功能层的功能，特别是限制电极金属离子扩散入介质阻塞层的阻挡层的按本发明的效果均与图1中的相符。

Claims

1.一种适用于通过介质阻塞放电作业的放电灯(1)，带有：

-一个放电容器(2)；

-金属内壁电极(3-6)，该金属内壁电极安置在放电容器(2)的内壁上；

-至少一个介质阻塞层(62；62′)，它覆盖了金属内壁电极(3-6)的至少一部分，并对有关的金属内壁电极(3-6)发挥介质阻塞作用，

其特征在于，

金属内壁电极(3-6；5a，5b)至少被一个介质阻塞层(62；62′)覆盖的那一部分是附加地直接被一个介质阻挡层(61)覆盖的，即阻挡层(61)是分别安置于相关的金属内壁电极(3-6；5a，5b)和介质阻塞层(62；62′)之间的。

2.根据权利要求1的放电灯，其中，阻挡层(61)由一种结晶的玻璃焊剂或部分结晶的玻璃焊剂组成。

3.根据权利要求2的放电灯，其中，结晶的玻璃焊剂(61)由Bi-B-Si-O组成。

4.根据权利要求2的放电灯，其中，部分结晶的玻璃焊剂(61)由Zn-Bi-B-Si-O或由Sn-Zn-P-O组成。

5.根据前述权利要求之一的放电灯，其中，阻挡层(61)的厚度在数量级上为1微米或更多。

6.根据权利要求5的放电灯，其中，阻挡层(61)的厚度在1微米到40微米之间的范围中。

7.根据权利要求5的放电灯，其中，阻挡层(61)的厚度小于介质阻塞层(62；62′)的厚度。

8.根据权利要求1至4之一的放电灯，其中，介质阻塞层(62；62′)由Pb-B-Si-O组成。

9.根据权利要求1至4之一的放电灯，其中，电极上的介质阻塞层(62；62′)的厚度为50微米或更多。