DE102005000660A1

DE102005000660A1 - Leuchtvorrichtung mit einem strukturierten Körper

Info

Publication number: DE102005000660A1
Application number: DE102005000660A
Authority: DE
Inventors: Brigitte Dr. Hueber; Franz Dr. Ott; Jörg Hinrich Dr. Fechner; Steffen Dr. Reichel; Reinhard Männl
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2005-01-04
Filing date: 2005-01-04
Publication date: 2006-11-09
Also published as: JP2006190664A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung mit einem Körper, der ein Leuchtmittel umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper vollständig oder teilweise eine Strukturierung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leuchtvorrichtung, die einen Körper umfassen, insbesondere einen Körper, der wenigstens teilweise ein Glaskörper ist.
Herkömmliche Beleuchtungsquellen wie Glühlampen, Halogenlampen und Gasentladungslampen umfassen als Körper transparente Kolben, bevorzugt aus Glas in gestreckt zylindrischer oder gedrungen – bauchiger Form. Die Kolben können im Wesentlichen zwei unterschiedliche Aufgaben, wie unten beschrieben lösen.
Bei einer ersten Art von Leuchtvorrichtungen (sog. Typ A-Lampe) dient der Glaskolben als erste Umhüllende der lichtemittierenden Einheit, beispielsweise des Filamentes, und/oder als hermetisch dichter Körper für Schutz- bzw. Entladungsgase verwandt wird.
Leuchtvorrichtungen vom Typ A sind Leuchtvorrichtungen bei denen die Glaskolben die erste Umhüllende der lichtemittierenden Einheit darstellen. Hierunter fallen insbesondere Lampen des Typs „Glühbirne" oder „Halogenstrahler" in denen eine stromdurchflossene und dadurch stark erhitzte Wolframwendel Licht aussendet, beispielsweise Glühbirnen oder Halogenstrahler. Zur Erhöhung der Lebensdauer sowie Steigerung der Lichtausbeute werden bei derartigen Lampen die Kolben mit „schweren" Gasen wie Krypton, Argon oder Xenon befüllt. Im Falle von Halogenlampen sind dies Halogenide, welche von der Wendel abdampfendes Wolfram von den kälteren Kolbeninnenwänden wegführen und dieses an der Wolframwendel wieder abscheiden. Dies bezeichnet man als Halogenkreislauf.
Mit Hilfe von Halogenzusätzen ist es möglich, innerhalb einer bestimmten Temperaturspanne die Kolbenschwärzung, bedingt durch abdampfende Wolframatome, und die mit ihr einhergehende Lichtstromabnahme praktisch völlig zu unterbinden. Deshalb kann bei Halogen-Glühlampen die Kolbengröße stark verkleinert werden, wodurch einerseits der Füllgasdruck erhöht werden kann und andererseits der wirtschaftliche Einsatz der teuren Edelgase Krypton und Xenon als Füllgas ermöglicht wird.

In einer alternativen Ausgestaltung einer Anwendung vom Typ A bildet der Glaskolben den Reaktionsraum einer Gasentladung. Der Glaskolben kann zusätzlich als Träger von lichtkonvertierenden Schichten fungieren. Derartige Lampen sind beispielsweise Niederdruck-Fluoreszenzlampen sowie Hochdruck-Gasentladungs-lampen. In beiden Fällen werden flüssig oder gasförmig eingebrachte Stoffe – oftmals Quecksilber (Hg) und/oder Xenon (Xe) und/oder Neon (Ne), durch Bogenentladung zwischen zwei in den Kolben ragenden Elektroden angeregt und zu stimulierter Emission, meist im UV- Bereich gebracht. Bei Niederdrucklampen, beispielsweise bei Backlightlampen, werden die diskreten UV-Linien durch Fluoreszenzschichten teilweise in sichtbare konvertiert. Bei Mitteldruck- und Hochdruckentladungslampen werden die Füllgase unter hohen Druck bis 100 bar oder mehr gesetzt. Durch Stosseffekte sowie Bildung von Molekülen, z. B. von Hg entarten die diskreten Linien zu Emissionsbanden mit der Konsequenz, dass quasi weißes Licht abgegeben wird. Hinzu kommen optisch aktive Stoffe, beispielsweise Halogenide der seltenen Erden, insbesondere Dysprosium – Halogenide welche fehlende spektrale Anteile auffüllen und die Farbechtheit erhöhen Die Abhängigkeit der Weißqualität vom Druck wird in Derra et al. in „UHP-Lampen: Lichtquellen extrem hoher Leuchtdichte für das Projektionsfernsehen", Phys. BI. 54 (1998) Nr.9 817-820 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Veröffentlichung wird vollumfänglich in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung mitaufgenommen.

Bei Anwendungen des Types B- dient der Glaskolben als zweite Umhüllende beispielsweise zur thermischen Kapselung der eigentlichen lichtemittierenden Einheit und/oder zum Bruch/Explosionsschutz bzw. zum Schutz von Materialien und dem Lampenanwender vor schädlichen Strahlen, insbesondere vor UV-Strahlen.

Anwendungen des Typs B sind beispielsweise Hochdruckentladungslampen. Lampenkolben für Hochdruckentladungslampen werden auf möglichst hohen Betriebstemperaturen bis 1000 °C bzw. darüber betrieben. Je höher die Betriebstemperaturen sind, desto höher ist der Farbwiedergabeindex und die Wirksamkeit und umso geringer sind Unterschiede der Lichtqualität von Lampe zu Lampe.

Zur thermischen Isolation des Entladungsgefäßes wird um den eigentlichen Reaktionskörper ein zweiter Glas-Hüllkolben gestülpt, wobei der Raum dazwischen meist evakuiert ist.

Bei den zuvor genannten Niederdruckentladungslampen weist die Fluoreszenzschicht, die die Hauptemmisionslinie des Quecksilbers in für das Auge sichtbares Licht umwandelt, einen bestimmten Wirkungsquerschnitt für die Absorption der Emmisionen des Quecksilbers.

Da die Randbedingungen der Dicke des Auftrags der Fluoreszenzschicht wie nachfolgend beschrieben vorgegeben sind, müssen die Schichten gewissen Dickenbereich aufgetragen werden, d.h. sie dürfen nicht zu dünn und nicht zu dick aufgetragen werden. Wird die Fluoreszenzschicht nämlich zu dünn aufgetragen, so geht ein Teil der UV-Strahlung durch die Schicht hindurch und je nach dem wie gut die UV-blockenden Eigenschaften des beschichteten Körpers, hier des Glases, ist, tritt die UV-Strahlung aus der Lampe aus. Dies ist insbesondere bei Verwendung als Backlight in Flachdisplays nicht gewünscht, da durch die austretende UV-Strahlung Bauteile aus Kunststoff geschädigt werden können. Außerdem wird dadurch die Lichtausbeute reduziert.

Wird andererseits die Fluoreszenzschicht sehr dick aufgebracht, so wird der größte Teil des UV-Lichtes absorbiert und es treten sogenannte Quenching-Effekte auf, bei der das umgewandelte Licht durch Wechselwirkung der Fluoreszenzschicht z. B. in Form von Wärme abgegeben wird, wodurch die Lichtausbeute ebenfalls vermindert wird.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei derartigen Leuchtvorrichtungen, insbesondere Fluoreszenzlampen einen Körper zur Verfügung zu stellen, mit dem bei vorgegebener Dicke der Fluoreszenzschicht die Leuchtausbeute des Leuchtmittels erhöht werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, die Einkoppelung des Lichtes, das von der Leuchtvorrichtung ausgesandt wird in Lichtstreueinheiten bzw. Lichtleiteinheiten zu verbessern. Hierbei werden die Oberflächen der Lichtleiteinheit und des Lampenrohres z. B. ähnlich dem Schlüssel-Schloss Prinzip aneinander angepasst. Es kommt dann zu weniger Lichtverlusten durch z. B. Streuung an der Grenzfläche Lampenglas-Lichtleiteinheit.

Erfindungsgemäß werden die oben beschriebenen Aufgaben dadurch gelöst, dass der Körper der Leuchtvorrichtung vollständig oder teilweise eine Strukturierung aufweist.

Hierbei kann der Körper beispielsweise ein Glasrohr oder auch eine flache Glasplatte, die z. B. in flachen Glasentladungslampen Verwendung findet, sein. Wird die strukturierte Oberfläche auf der Innenseite eines Glasrohres oder einer flachen Glasscheibe einer flachen Gasentladungslampe aufgebracht, so kann durch diese Maßnahme die Lichtausbeute bei vorgegebener Dicke der Fluoreszenzschicht gesteigert werden. Um dies zu erreichen, wird die Fluoreszenzschicht auf die strukturierte Oberfläche aufgebracht.

Wird die Außenseite des Glasrohres der Gasentladungslampe oder des flachen Glaskörpers strukturiert, so kann durch diese Maßnahme bspw. eine Lichtstreueinheit verbessert werden. Durch die Strukturierung an der Außenseite kann der Glaskörper auch selbst als Lichtstreueinheit fungieren. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist sowohl die Außen- als auch die Innenseite des Glaskörpers strukturiert.

Eine Strukturierung sowohl auf der Innenseite sowie auf der Außenseite des Hohlkörpers ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Körper ein Hohlkörper, beispielsweise ein Glasrohr ist.

Wird die Strukturierung auf die Innenseite des Hohlkörpers, beispielsweise des Glas- oder Glaskeramikrohres aufgebracht, so wird die Lichtausbeute des Leuchtmittels deutlich erhöht, da eine größere Oberfläche als bei einem unstrukturierten Glasrohr zur Verfügung gestellt wird.

Wird bei einem Hohlkörper, beispielsweise einem Glas oder Glaskeramikrohr eine Außenstrukturierung vorgenommen, so kann die Einkopplung des abgestrahlte Lichtes in Lichtstreueinheiten, beispielsweise in Diffusoren oder Lichtleiteinheiten sog. Light guiding plates (LGP) verbessert werden.

Die Strukturierung ist bevorzugt eine Oberflächenstrukturierung mit Strukturen, die eine Größe im Bereich von 1 nm–1000 μm aufweisen, insbesondere im Bereich 10 nm–100 μm. Die Strukturierung kann sowohl eine regelmäßige selbstverständlich aber auch eine unregelmäßige, d. h. eine zufällige sein. Die Strukturen können sowohl 2- wie 3-dimensionale Strukturen sein. Die 2- wie 3-dimensionalen Strukturen können z.B. Wellenform besitzen oder Rechteck- bzw. Zackenform. Kombinationen von unterschiedlichen Strukturen sind möglich.

Die Strukturierung der Oberfläche beispielsweise der Außenseite aber auch der Innenseite eines Glasrohres kann durch eine Oberflächenentmischung im Glas und anschließende Herauslösung dieser Phase aufgrund beispielsweise ihrer besseren Löslichkeit erreicht werden. Dies ist in der DE 10 2004 008931 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mitaufgenommen werden soll. Die Entmischung des Glases kann durch kurzzeitige lokale Erhitzung des Glaskörpers beispielsweise mit Hilfe einer IR-Heizung oder eines Lasers erfolgen.

Alternativ ist es selbstverständlich möglich die Strukturen durch Beschichtungen sowohl Innen- wie Außenbeschichtungen aufzubringen. In einem ganz bevorzugten Verfahren werden die Strukturen direkt im Heißformgebungsverfahren in das Glasrohr eingebracht. Das Einbringen von Strukturen in Glas bzw. das Grünglas eines Glaskeramikrohres ist in der DE-A 3720526 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird.

Bei der Glaskeramik, die eine Strukturierung aufweist, wird zunächst ein Grünglas erschmolzen. Das erschmolzene Grünglas wird strukturiert und nach der Strukturierung keramisiert. Auf diese Art und Weise kann eine strukturierte Glaskeramik erhalten werden.

Bei dem aus der DE-A 3720526 bekannten Verfahren zur Herstellung von strukturierten Glasrohren wird ein kontinuierliches Rohrziehverfahren verwendet und während des Ziehvorganges die Glasschmelze über einen profilierten Formkörper geführt.

Als Rohrziehverfahren kommen insbesondere das Danner-Verfahren, das Vello-Verfahren und das A-Zug-Verfahren zum Einsatz.

Beim Danner-Verfahren fließt das in der Wanne fertig geschmolzene Glas durch eine Speiserrinne und gelangt durch eine Öffnung (Düse) auf einen Keramik- oder Platin-zylinder (Pfeife), der sich in einem Muffelofen befindet und eine hohle Achse aufweist. Die Pfeife ist leicht geneigt und dreht sich während des Ziehvorgangs. Das aus dieser Düse austretende Glas wird kontinuierlich auf dem Keramikzylinder aufgewickelt. Wegen der leichten Neigung der Pfeife fließt der Glasbelag langsam zur Pfeifenspitze (Pfeifenkopf) und wird von dort in einem kontinuierlichen Strang von einer in einiger Entfernung stehenden Ziehmaschine abgezogen. Durch die hohle Achse kann Luft geblasen werden.

Beim Vello-Verfahren fließt das in der Wanne fertiggeschmolzene Glas durch eine Speiserrinne in einen Ziehkopf, wobei die Temperatur soweit abgesenkt wird, dass aus dem Ziehkopf Rohre oder Stäbe gezogen werden können. Der Ziehkopf hat unten eine kreisrunde Öffnung (Auslaufring).

Unterhalb oder innerhalb dieser Öffnung sitzt ein nach unten erweiterter Dorn (Nadel). Der Schaft dieser Nadel ragt durch den Auslaufring und die Glasmasse hindurch nach oben, wo er oberhalb des Glasspiegels in einem Nadelhalter befestigt ist und zur exakten Zentrierung in alle 3 Raumrichtungen verschoben werden kann. Durch die hohle Achse der Nadel kann Luft geblasen werden. Das Glas fließt durch den Ring über die Nadel zunächst nach unten und wird dann in die Horizontale umgelenkt. In einiger Entfernung steht eine Ziehmaschine, die den Rohr- bzw. Stabstrang kontinuierlich abzieht. Unterschiedliche Rohrabmessungen können durch Änderung der Temperatur des Glases, Blasluftdruck, Durchsatz und Ziehgeschwindigkeit eingestellt werden.

Das A-Zug-Verfahren entspricht dem Vello-Verfahren, jedoch mit dem Unterschied, dass der Rohrzug nicht in die Horizontale umgelenkt wird, sondern senkrecht nach unten gezogen wird. Die Ziehtemperaturen sind etwas niedriger als beim Vello-Verfahren. Man erhält durch dieses Verfahren größere Rohre als beim Vello-Verfahren.

Die wenigsten teilweise strukturierten Körper gemäß der Erfindung können in vielfältigen Anwendungsbereichen bzw. in vielfältigen Typen von Lampen verwendet werden, beispielsweise im Bereich der allgemeinen Beleuchtung oder der Automobilbeleuchtung, insbesondere in Niederdruckentladungslampen. Insbesondere können die Leuchtvorrichtungen wie zuvor beschrieben auch miniaturisiert zum so genannten „Backlighting" im Zusammenhang mit der Hintergrundbeleuchtung von Flachbildschirmen, LCD-Anzeigen, Monitoren etc. eingesetzt werden.

Auch ist es möglich, die strukturierten Glaskörper für Glasentladungslampen mit eingeschmolzenen Elektrodendurchführungen (sog. CCFL: „cold cathode fluorescent lamp") und innenliegenden Elektroden zu verwenden. Die Elektrodendurchführungen können insbesondere Wolfram- und Molydän-Metall als Durchführungsmaterial umfassen. Die strukturierten Körper sind auch geeignet zur Verwendung für Gasentladungslampen mit außenliegenden Elektroden, sog. EEFL-Lampen („external electrode fluorescent lamp").

Bevorzugt weisen die Gläser bzw. Glaskeramikrohre bzw. Glasbestandteile des Körpers der Leuchtvorrichtung Gläser nachfolgender Zusammensetzung auf:

SiO₂	55-79 Gew.-%
B₂O₃	3-35 Gew.-%
Al₂O₃	0-10 Gew.-%
Li₂O	0-10 Gew.-%
Na₂O	0-20 Gew.-%
K₂O	0-20 Gew.-%, wobei die
Σ Li₂O + Na₂O + K₂O	0,5-25 Gew.-% beträgt und
MgO	0-2 Gew.-%
CaO	0-3 Gew.-%
SrO	0-3 Gew.-%
BaO	0-3 Gew.-%
ZnO	0-3 Gew.-% wobei die
Σ MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO	0-10Gew.-% beträgt und
ZrO₂	0-3 Gew.-%
CeO₂	0-1 Gew.-%
Fe₂O₃	0-1 Gew.-%
WO₃	0-3 Gew.-%
Bi₂O₃	0-3 Gew.-%
MoO₃	0-3 Gew.-%
wobei die Schmelze	0,1-10G ew.-% TiO₂ enthält

und die Schmelze unter oxidativen Bedingungen erzeugt wird.

In einer bevorzugten Zusammensetzung weist das Glas die nachfolgende Zusammensetzung auf:

SiO₂	55-79 Gew.-%
B₂O₃	10-25 Gew.-%
Al₂O₃	0,5-10 Gew.-%
Li₂O	0-10 Gew.-%
Na₂O	0-10 Gew.-%
K₂O	0-10 Gew.-%, wobei die
Σ Li₂O + Na₂O + K₂O	1-16 Gew.-% beträgt und
MgO	0-2 Gew.-%
CaO	0-3 Gew.-%
SrO	0-3 Gew.-%
BaO	0-3 Gew.-%
ZnO	0-3 Gew.-%, wobei die
Σ MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO	0-10 Gew.-% beträgt und
ZrO₂	0-3 Gew.-%
CeO₂	0-1 Gew.-%
Fe₂O₃	0-1 Gew.-%
TiO₂	0,1-10 Gew.-%
As₂O₃	0,01-1 Gew.-%

und TiO₂, Bi₂O₃ und/oder MoO₃ in einer Menge von jeweils unabhängig voneinander 0-10 Gew.-% enthält wobei die Σ von TiO₂, Bi₂O₃ + MoO₃ 0,1-10 Gew.-% beträgt.

In einer weiteren bevorzugten Zusammensetzung weist das Glas die nachfolgende Zusammensetzung auf:

SiO₂	67-74 Gew.-%
B₂O₃	5-10 Gew.-%
Al₂O₃	3-10 Gew.-%
Li₂O	0-4 Gew.-%

Na₂O	0-10 Gew.-%
K₂O	0-10 Gew.-%, wobei die
Σ Li₂O + Na₂O + K₂O	0,5-10,5 Gew.-% beträgt;
MgO	0-2 Gew.-%
CaO	0-3 Gew.-%
SrO	0-3 Gew.-%
BaO	0-3 Gew.-%
ZnO	0-3 Gew.-% wobei die
Σ MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO	0-6 Gew.-% beträgt;
ZrO₂	0-3 Gew.-%
CeO₂	0-1 Gew.-%

und TiO₂, Bi₂O₃ und/oder MoO₃ in einer Menge von jeweils unabhängig voneinander 0-10 Gew.-% enthält wobei die Σ von TiO₂, Bi₂O₃+ MoO₃ 0,1-10 Gew.-% beträgt.

Die vorgenannten Gläser werden insbesondere für Leuchtvorrichtungen verwandt, bei denen Metall bzw. Metalllegierungsdrähte in den Hohlkörper, der die Leuchteinrichtung umgibt eingebracht werden und mit dem Hohlkörper, beispielsweise einem transparenten Rohrglas verschmolzen werden. Die Metall bzw. Metalllegierungsdrähte sind Elektrodendurchführungen und/oder Elektroden.

Bevorzugt sind diese Durchführungen W oder Mo-Metalle oder Kovar-Legierungen. Die thermische Längenanschauung (CTE) der vorgenannten Glaszusammensetzung stimmt weitgehend mit der Längenausdehnung (CTE) der vorgenannten Durchführungen überein, so dass im Bereich der Durchführungen keine Spannungen bzw. nur definiert und gezielt eingesetzte Spannungen auftreten.

Auch für Lampen mit außenliegenden Elektroden, bei denen keine Einschmelzung des Glases mit Elektrodendurchführungen erfolgt, können die zuvor genannten Glaszusammensetzungen auch eingesetzt werden. Da jedoch die Restriktion gleicher Wärmeausdehnung im Bereich der Durchführung entfällt, sind auch nachfolgende Glaszusammensetzungen bevorzugt:

SiO₂	60-85 Gew.-%
B₂O₃	0-10 Gew.-%
Al₂O₃	0-10 Gew.-%
Li₂O	0-10 Gew.-%
Na₂O	0-20 Gew.-%
K₂O	0-20 Gew.-%, wobei die
Σ Li₂O + Na₂O + K₂O	5-25 Gew.-% beträgt und
MgO	0-8 Gew.-%
CaO	0-20 Gew.-%
SrO	0-5 Gew.-%
BaO	0-5 Gew.-% wobei die
Σ MgO + CaO + SrO + BaO	3-20 Gew.-% beträgt und
ZnO	0-8 Gew.-%
ZrO	0-5 Gew.-% sowie
TiO₂	0-10 Gew.-%
Fe₂O₃	0-5 Gew.-%
CeO₂	0-5 Gew.-%
MnO₂	0-5 Gew.-%
Nd₂O₃	0-1,0 Gew.-%
WO₃	0-2 Gew.-%
Bi₂O₃	0-5 Gew.-%
MoO₃	0-5 Gew.-%
PbO	0-5 Gew.-%
As₂O₃	0-1 Gew.-%
Sb₂O₃	0-1 Gew.-%

wobei die
Σ Fe₂O₃, CeO₂, TiO₂, PbO + As₂O₃ + Sb₂O₃
mindestens 0-10 Gew.-% beträgt,
wobei die
Σ PdO + PtO₃ + PtO₂ + PtO + RhO₂ + Rh₂O₃ + IrO₂ + Ir₂O₃ 0,1 Gew.-% beträgt sowie,

SO₄ ^2–	0-2 Gew.-%
Cl^–	0-2 Gew.-%
F^–	0-2 Gew.-%

Eine ganz besonders bevorzugte Zusammensetzung ist die nachfolgend angegebene Zusammensetzung für sog. EEFL-Leuchtvorrichtungen (external electrode fluorescent lamp). Derartige EEFL-Leuchtvorrichtungen sind Leuchtvorrichtungen ohne Elektrodendurchführung. Da bei einem elektrodenlose EEFL-Backlight die Einkoppelung mit Hilfe elektrischer Felder erfolgt sind Glaszusammensetzungen besonders geeignet, die sich durch besonders gute elektrische Eigenschaften und einen geringen dielektrischen Verlustfaktor δ sowie eine geringe Dielektrizitätszahl auszeichnet. Derartige Glaszusammensetzungen mit guten dielektrischen Eigenschaften und geringem Verlustfaktor sind z. B. die nachfolgenden:

SiO₂	60-75 Gew.-%
B₂O₃	> 25-35 Gew.-%
Al₂O₃	0-10 Gew.-%
Li₂O	0-10 Gew.-%
Na₂O	0-20 Gew.-%
K₂O	0-20 Gew.-%, wobei die
Σ Li₂O + Na₂O + K₂O	0-25 Gew.-% beträgt und
MgO	0-8 Gew.-%
CaO	0-20 Gew.-%
SrO	0-5 Gew.-%
BaO	0-5 Gew.-% wobei die
Σ MgO + CaO + SrO + BaO	0-20 Gew.-% beträgt und
ZnO	0-3 Gew.-%

ZrO	0-5 Gew.-% sowie
TiO₂	0-10 Gew.-%
Fe₂O₃	0-0,5 Gew.-%
CeO₂	0-0,5 Gew.-%
MnO₂	0-1,0 Gew.-%
Nd₂O₃	0-1,0 Gew.-%
WO₃	0-2 Gew.-%
Bi₂O₃	0-5 Gew.-%
MoO₃	0-5 Gew.-%
As₂O₃	0-1 Gew.-%
Sb₂O₃	0-1 Gew.-%
SO₄ ^2–	0-2 Gew.-%
Cl^–	0-2 Gew.-%
F^–	0-2 Gew.-%

wobei die
Σ Fe₂O₃, CeO₂, TiO₂, PbO + As₂O₃ + Sb₂O₃
mindestens 0-10 Gew.-% beträgt, und
das Glas einen Gehalt an
PdO + PtO₃ + PtO₂ + PtO + RhO₂ + Rh₂O₃ + IrO₂ + Ir₂O₃ in einer Gesamtmenge von 0,00001 – 0,1 Gew.-% aufweist.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele sowie der Figuren eingehend beschrieben werden.

Es zeigen:

1 eine Leuchtvorrichtung bevorzugt in Form eines Backlightes mit Elektroden, die in das Innere des Glaskolbens geführt werden.

2a, b Seitenansicht und Querschnitt einer profilierten Nadel

3a, b, c Querschnitt von Rohren, die mit der in 2 gezeigten Nadel hergestellt wurden

4 Längsschnitt einer Nadel gemäß einer weiteren Ausführungsform

5 Draufsicht auf die in 4 dargestellte Nadel

6a bis d Querschnitt von Rohren, die mit der in 4 und 5 gezeigten Nadel hergestellt wurden

6e, f Querschnitte von rohren, die mit der in den 4 und 5 gezeigten Nadeln nach den A-Zug-Verfahren hergestellt wurden

7a, b, 8a, b, 9a, b Querschnitte verschiedener profilierter Rohre

10a Seitenansicht eines profilierten Rohres

10b Schnitt längs der Linie A-B durch das in 10a gezeigte Rohr

11 Längsschnitt durch eine Danner-Ziehanlage

12a, b Draufsicht und Längsschnitt eines profilierten Pfeifenkopfes

13a, b Draufsicht und Längsschnitt eines profilierten Pfeifenkopfes gemäß einer weiteren Ausführungsform

14 die Grundform einer reflektierenden Grund- bzw. Träger- und Substratplatte für eine miniaturisierte Backlightanordnung.

15 eine Backlightanordnung mit äußeren Elektroden,

16 eine Displayanordnung mit seitlich angebrachten Fluoreszenzleuchten.

In 1 ist die prinzipielle Ansicht einer Niederdruckentladungslampe, insbesondere einer Fluoreszenzlampe, ganz besonders bevorzugt einer miniaturisierten Fluoreszenzlampe gezeigt.

In 1 ist eine so genannte Backlight-Lampe hergestellt aus einem gezogenen Rohrglas dargestellt. Der mit 10 bezeichnete Mittelteil ist weitgehend transparent. Nur in die beiden offenen Enden 12.1, 12.2 sind Metalldrähte 14.1, 14.2 der Durchführungen eingelegt. Diese werden durch einen Temperschritt mit dem transparenten Rohrglas verschmolzen. In dem mit 10 bezeichneten Mitteilteil kann sowohl auf der Innenseite wie auch der Außenseite des Glasrohres eine Strukturierung aufgebraucht sein. Ist die Sturkturierung auf die Innenseite des Glasrohres aufgebracht, so wird die Oberfläche zum Aufbringen der Fluoreszenzschicht vergrößert und damit die Lichtausbeute der Backlight-Lampe gesteigert.

Umfasst die Leuchtvorrichtung eine sogenannte LGP (light guide plate), d. h. eine Licht transportierende bzw. lichtleitende Platte, so wird durch eine Strukturierung auf der Außenseite einer derartigen lichtleitenden Platte ein besseres Auskoppeln des Lichtes aus einer lichttransportierende bzw. lichtleitende Platte erreicht.

Außerdem kann die Außenstrukturierung so durchgeführt werden, das diese selbst als Diffusereinheit fungieren kann. Dies ist insbesondere bei Lampen, wie in 14 oder 15 dieser Anmeldung dargestellt, von Vorteil, bei denen eine lichtstreuende Platte eingesetzt über eine lichtleitende Platte ausgekoppelt wird.

Werden Glasrohre als Lampenkörper verwandt, so wird die Strukturierung bevorzugt durch ein Wiederziehen des Glasrohres, das bereits eine Strukturierung aufweist erreicht.

Um ein Glasrohr ganz generell zu strukturieren, kann ein kontinuierliches Rohrziehverfahren angewandt und während des Ziehvorganges die Glasschmelze über einen profilierten Formkörper geführt werden, wobei die Viskosität des Glases im Bereich des Formkörpers auf einen Wert zwischen bspw. 3·10⁴ und 10⁶ dPas eingestellt wird und während des Ziehvorgangs im Innenraum des sich ausbildenden Rohres der Überdruck gegenüber dem Umgebungsdruck auf einen Wert kleiner 20 mbar eingestellt wird und diese Viskositäts- und Druckwerte unter Berücksichtigung des Durchsatzes der Glasschmelze derart aufeinander abgestimmt werden, dass das abgezogene Rohr das gewünschte Profil mit der gewünschten Konturschärfe aufweist.

Als Rohrziehverfahren können die eingangs beschriebenen Verfahren (Danner-, Vello-, A-Zug-Verfahren) eingesetzt werden, wobei ein profilierter Formkörper im Inneren des sich ausbildenden Rohres angeordnet wird. Vorzugsweise wird als Formkörper beim Danner-Verfahren ein profilierter Pfeifenkopf und beim Vello- und A-Zug-Verfahren eine profilierte Nadel und ein kreisförmiger oder profilierter Auslaufring verwendet.

Das Glas wird mit einem Rührer in einem Teil des Speisers, in dem die Viskosität des Glases noch unter 2000 dPas liegt, homogenisiert. Das so thermisch und chemisch homogenisierte Glas wird über die Speiserrinne dem Ziehkopf zugeführt. Dabei wird die Temperatur soweit erniedrigt, dass das Glas im Ziehkopf eine zum Profilrohrziehen geeignete Viskosität erhält.

Alle Rohrziehverfahren bewegen sich in einem für das jeweilige Verfahren charakteristischen Viskositätsbereich, wobei sich die Viskositätsbereiche aller Verfahren in gewisser Weise überschneiden. Dieser Viskositätsbereich liegt bei einigen 10⁴ bis ca. 10⁶ dPas. In einem anderen Viskositätsbereich ist kein Ziehverfahren durchführbar, das auf einer freien Formgebung wie bei dem Danner-, Vello- oder A-Zug-Verfahren beruht.

Beim Ziehen vor Profilrohren ist zwar der gleiche Viskositätsbereich nutzbar, jedoch muss auf die Wahl der Viskosität wegen ihres starken Einflusses auf die Ausprägung des Profils besonderes Augenmerk gelegt werden. Um mit einem vorgegebenen Werkzeug eine bestimmte Ausprägung des Profils zu erhalten, darf man sich nur in einem engen Viskositätsbereich bewegen. Um ein scharf ausgeprägtes Profil zu erhalten, muss die Viskosität im Formgebungsbereich erhöht werden. Um mit dem gleichen Werkzeug ein schwach ausgeprägtes verrundetes Profil zu erhalten, muss man in einem Bereich niedriger Viskosität arbeiten. In dieser Eigenschaft liegt der wesentliche Unterschied zu den üblichen Ziehverfahren für runde Rohre, wo dieser Effekt nicht auffällt und außerdem keine Rolle spielt.

Neben der Viskosität des Glases sind die Parameter Innendruck, Glasdurchsatz, Ziehgeschwindigkeit und Abmessungen der Formwerkzeuge entscheidend, wobei alle Parameter entsprechend aufeinander abgestimmt werden müssen. Rohrdurchmesser und Wanddicke sind unabhängig voneinander wählbar. Die Ziehgeschwindigkeit ist für eine vorgegebene Rohrabmessung (Außendurchmesser und Wanddicke) aufgrund des Kontinuitätsgesetzes mit dem Glasdurchsatz korreliert.

Nachfolgend sollen anhand von Ausführungsbeispielen das Herstellen von strukturierten Glasrohren beschrieben werden.

Wird das Danner-Verfahren eingesetzt, so wird die Viskosität des Glases beim Auslauf aus der Düse auf 2-4·10³ dPas eingestellt. Während das Glas über die Pfeife läuft, wird durch den im Muffelofen eingestellten Temperaturgradienten die Viskosität erhöht, so dass am Pfeifenkopf, wo das Rohr geformt wird (Ziehzwiebel), an der Außenhaut eine Viskosität von 4-10·10⁵ dPas vorliegt, was sich je nach Durchmesser und Wanddicke des zu fertigenden Rohres richtet.

Der genaue Wert der Viskosität des Glases bei der Formgebung ist abhängig von der Rohrdimension, die gefertigt werden soll (es können Rohre mit Außendurchmesser von 1 bis 100 mm und Wanddicken von 0,2 bis 10 mm gezogen werden), der Temperatur im Muffelofen von der Glasart, dem Durchsatz und den Ziehwerkzeugdimensionen.

Mit Hilfe des Danner-Verfahrens und eines profilierten Pfeifenkopfes wurden außen runde, innenprofilierte Rohre gezogen, wobei das Profil des Rohres im Querschnitt wellenförmig mit 12 Wellen ist.

Die Daten der Zieheinrichtung sind:

Pfeifenkopfdurchmesser:	200 mm
Abmessungsbereich:	10-40 mm
Blasluftdruck:	0,5-10 mbar
Viskosität in der Ziehzwiebel:	4-10·10⁵ dPa·S

Aus Tabelle 1 können die Daten der gezogenen Glasrohre entnommen werden.

Tabelle 1

Hierbei bezeichnet r_R den Krümmungsradius der Rillen des innenprofilierten Rohres und r_Z den Krümmungsradius der nach innen weisenden Zacken des wellenförmigen Profils.

Wie dieses Beispiel zeigt, ist es auch möglich, bei gleichem Formkörper durch geeignete Wahl der Parameter den Rohrdurchmesser zu verändern, wobei dann allerdings die Kontur des Profils mit zunehmendem Rohrdurchmesser unschärfer wird.

Wird das Vello-Verfahren oder das A-Zug-Verfahren eingesetzt, dann wird die Viskosität im Auslaufbereich des Ziehkopfes auf 3·10⁴ bis 4·10⁵ dPas bzw. 5·10⁴ bis 5·10⁵ dPas eingestellt. Während das Glas durch den Ringspalt zwischen Auslaufring und Nadel und weiter über die Nadel läuft, um dann in der Ziehzwiebel zum fertigen Rohr geformt zu werden, kühlt es weiter ab. Die Viskosität im Formgebungsbereich ist daher etwas höher als an der letzten Messstelle im Ziehkopf. Nachdem das Glas aus dem Auslaufringspalt ausgetreten ist, kühlt es an der freien Oberfläche wegen der Wärmeabstrahlung schneller ab als im Volumen. Je nach Ziehbedingung kann dieser Temperaturunterschied 10 bis 30°C betragen.

Für die Glasmengensteuerung genügt neben der Kenntnis des vertikalen Abstandes zwischen Auslaufring und Nadel, durch den die Fläche des Austrittsringspalts bestimmt wird, die Messung der Temperatur im Speiserkopf. Für die Formgebung dagegen ist die Temperatur des Glases auf der profilierten Nadel und in der Ziehzwiebel entscheidend.

Die Viskosität des Glases auf der profilierten Nadel wird einerseits durch die Beheizung des Ziehkopfes und andererseits durch den vertikalen Abstand der Nadel zum Auslaufring eingestellt.

Je tiefer die Nadel unter dem Auslaufring steht, umso höher ist der Durchsatz (größerer Ringspalt). Der Durchsatz muss aber in bestimmten Grenzen gehalten werden, die von der Größe der Nadel und des Auslaufrings sowie von den Rohrdimensionen abhängen. Deshalb wird die Temperatur im Auslaufbereich erniedrigt, wenn die Nadel abgesenkt werden soll. Dadurch wird das Glas im Mittel kälter und zäher. Es können Rohre mit größerem Durchmesser und dickerer Wandung hergestellt werden. Für die Profilierung des Rohres bedeutet dies, dass die Kanten spitz und das Profil scharf ausgeprägt sind.

Wird die Nadel zum Auslaufring hin hochgezogen, so wird der freie Querschnitt im Ringspalt kleiner. Um den Durchsatz zu halten, wird die Temperatur des Glases erhöht, die Viskosität nimmt ab. Es können Rohre mit dünner Wandung hergestellt werden.

In diesem Fall verrunden die Kanten und das Profil wird schwächer ausgeprägt. Bei der Herstellung von dickwandigen Rohren bleibt die Außenkontur kreisförmig rund, während die Rohrinnenseite profiliert ist.

Bei dünnwandigen Rohren dagegen erhält auch die Außenseite aufgrund der Oberflächenspannung des Glases eine der Innenseite analoge Profilierung, d.h. an den dicken Stellen zieht sich das Glas zusammen und wird noch dicker, an dünnen Stellen dagegen wird es noch dünner.

Beim Vello- und A-Zug-Verfahren kann dieser Effekt dadurch beseitigt und dem Rohr eine kreisförmige Außenkontur gegeben werden, indem dem Auslaufring eine zu dem sich mit einem kreisförmigen Auslaufring ergebenden Außenprofil komplementäre Form gegeben wird. Auf diese Weise sind auch dünnwandige, außen kreisförmig runde Rohre mit Innenprofil herstellbar.

Beispiele für herstellbare Konturen der Rohrinnenseite sind scharfe Kanten mit Krümmungsradien herab bis zu 0,1 mm, beliebig verrundete Kanten, Rippen, Wellen, Lamellen, ebene und gewölbte Flächen.

Durch die entsprechende Gestaltung des Auslaufrings lassen sich die genannten Profile auch auf der Außenseite des Rohres erzeugen. Der Auslaufring wird dann ebenfalls mit sich in Ziehrichtung erstreckenden Rillen versehen, so dass der Auslaufring im Querschnitt beispielsweise wellen- oder sternförmige Gestalt aufweist.

Mit dem Vello-Verfahren werden Rohre mit einem Außendurchmesser von 1 bis ca. 60 mm und einer Wanddicke von 0,2 bis 7 mm hergestellt. Beim A-Zug-Verfahren werden Rohre zwischen 30 und 300 mm Außendurchmesser und 1 bis 10 mm Wanddicke gefertigt. Diese angegebenen Werte stellen aber keine verfahrensbedingten absoluten Grenzen nach oben und unter dar, sondern haben nur wirtschaftliche Gründe.

Mit Hilfe des Vello-Verfahrens und einer profilierten Nadel wurde innenprofilierte Rohre wobei das Profil im Querschnitt wellenförmig mit 12 Wellen ist, aus Borosilikatglas, wie es im Lampenbau zur Verwendung kommt, gezogen.

Mit den nachfolgenden Daten der Zieheinrichtung:

Durchmesser der Nadel:	110 mm
Durchmesser des Rings:	100 mm
Blasluftdruck:	0-20 mbar

konnten die in Tabelle 2 angegebenen profilierten Rohre gezogen werden.

Tabelle 2

Mit einem symmetrisch profilierten Ziehwerkzeug kann durch seitliche Verschiebung der Nadel auch ein unsymmetrisches Profil auf dem Rohr erzeugt werden, wobei die Seite auf dem Rohr schärfer und feiner strukturiert ist, auf der der Ringspalt schmäler ist, da das Glas auf dieser Seite kälter ist. Umgekehrt kann durch seitliche Verschiebung der Nadel eine Unsymmetrie des Profils, die auf einer Temperaturinhomogenität beruht ausgeglichen werden.

Als Vorrichtungen zur Erzeugung profilierter Glasrohre, bei denen die erfindungsgemäße Strukturierung durch ein Wiedererwärmen eingebracht wird, wird eine Rohrziehanlage nach Danner mit einem Pfeifenkopf oder eine Rohrziehanlage nach Vello mit einer Nadel bestückt ist, die an der Oberfläche Rillen und Stege aufweisen, deren Anzahl beliebig ist und die in beliebigen, auch unsymmetrischen Formen ausgebildet sein können.

Bei einer Verwendung einer Rohrziehanlage nach Danner sind diese Rillen und Stege des Pfeifenkopfes in Ziehrichtung schraubenförmig oder parallel ausgebildet.

Der Pfeifenkopf besteht vorzugsweise aus hitzebeständigem Stahl. Die Außenkanten (Stege) des profilierten Pfeifenkopfs sind zylindrisch, in Ziehrichtung konisch verjüngt oder konisch erweitert. Die Innenkante (Rillen) des Pfeifenkopfs sind zylindrisch, in Ziehrichtung konisch verjüngt oder konisch erweitert. Die stärkste Profilierung wird mit einem konisch erweiterten Pfeifenkopf erreicht. Bei dem gewöhnlichen Dannerverfahren werden zur Herstellung von runden Rohren nur konisch verjüngte Pfeifenköpfe eingesetzt.

Bei der Verwendung einer Rohrziehanlage nach Vello weist die Nadel einen oberen zylindrischen Abschnitt und einen unteren Formgebungsabschnitt mit größerem Durchmesser als dieser obere Abschnitt auf, wobei der Formgebungsabschnitt die Rillen und Stege aufweist, die sich in Ziehrichtung erstrecken. Der zylindrische Teil besteht aus hitzebeständigem Stahl. Der Formgebungsabschnitt besteht aus einem hitzebeständigen Material, z.B. aus hitzebeständigem Stahl mit oder ohne Überzug aus Edelmetall oder aus Keramik mit einem Überzug aus einer hitzebeständigen Metalllegierung. Als Edelmetall kommt vor allem eine Platinlegierung in Betracht. Diese Rillen und Stege können so ausgebildet sein, dass der Pfeifenkopf bzw. die Nadel eine im Querschnitt sternförmige oder wellenförmige Gestalt aufweist. Die Rillen und/oder Stege sind spitz und/oder abgerundet ausgebildet, was sich je nach dem gewünschten Rohrprofil richtet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Formgebungsabschnitt der Nadel eine im Querschnitt kissenförmige Gestalt aufweisen.

Die Rillen und Stege auf der Nadel verlaufen immer parallel zur Achsrichtung und können in Ziehrichtung zylindrisch, konisch verjüngt oder konisch erweitert ausgebildet sein.

Zur Herstellung von Rohren, die auch oder nur außen ein Profil aufweisen, ist die Innenfläche des Auslaufrings der Vello-Anlage mit Rillen versehen, die sich ebenfalls in Ziehrichtung erstrecken.

Bezüglich dieses Auslaufrings ist die profilierte Nadel vertikal und/oder horizontal verstellbar angeordnet. Die erfindungsgemäßen, im Verfahren hergestellten rohre zeichnen sich dadurch aus, dass deren Rohrwand ein Profil aufweist, das sich in Richtung der Längsachse des Rohres erstreckt. Diese Profil ist bestimmt durch Rillen, die im wesentlichen parallel zur Rohrachse verlaufen. Diese Rillen können aber auch in Form einer Schraubenlinie längs der Rohrachse an der Rohrinnenoberfläche angeformt sein.

Dies wird beim Vello- oder A-Zug-Verfahren dadurch erreicht, dass das Rohr beim Abziehen durch Verschränken der Ziehketten der Ziehmaschine in Rotation versetzt wird.

Bei innenprofilierten Rohren, die nach dem Danner-Verfahren hergestellt sind, verlaufen die Rillen und Zacken der Rohre aufgrund der Rotation der Pfeife immer in einer Schraubenlinie. Je nach Drehrichtung der Pfeife kann die Schraube nach links oder rechts gewendelt sein. Die Steigung der Schraube ist dabei abhängig vom Glasdurchsatz und von der Ziehgeschwindigkeit.

Erfindungsgemäß kann das Profil auf der Innenseite des Rohres (sog. Innenprofil) und/oder auf der Außenseite des Rohres (sog. Außenprofil) angebracht sein, je nachdem zu welchem Produkt dieses profilierte Rohr weiterverarbeitet werden soll.

In der 2a ist eine profilierte Nadel 100 einer Rohrziehanlage nach Vello im Maßstab 1:1 dargestellt, die aus einem zylindrischen Abschnitt 102 und einem Formgebungsabschnitt 103 besteht. Die Nadel 100 ist in einer Halterung 104 beabstandet zum Auslaufring 105 angeordnet.

Die Untersicht in 2b auf die Nadel 100 in 2a zeigt die kissenförmige Gestalt des Formgebungsabschnittes 103, der für die Herstellung von Quadratrohren geeignet ist.

Durch die zentrale Bohrung wird Luft in das sich bildende Rohr geblasen. Verschiedene Querschnitte der mit dieser Nadel 100 hergestellten Rohre 106 sind in den 3a-c im Maßstab 5:1 dargestellt. Der Eckenradius auf der Rohrinnenseite beträgt 0,3 mm. Die gewählten Verfahrensparameter sind in Tabelle 3 zusammengestellt.

Tabelle 3 Glasart: Borosilikatglas

4 zeigt im Längsschnitt eine profilierte Nadel 201 im Maßstab 1:1 gemäß einer weitern Ausführungsform, die aus einem zylindrischen Abschnitt 202 und einem Formgebungsabschnitt 203 besteht, dessen maximaler Durchmesser wesentlich größer ist, als der des Abschnitts 202 und auch der des Auslaufrings 205. Durch die zentrale Bohrung 207 wird Luft in das sich bildende Rohr geblasen.

In 5, die eine Untersicht auf die Nadel 301 zeigt, sind die Rillen 308 und Stege 309 des Formgebungsabschnitts zu sehen, die diesem ein sternförmiges Aussehen verleihen.

Die 6a-d zeigen die mit dieser Nadel erzeugten Glasprofile im Maßstab 5:1. Durch Erhöhung des Blasluftdruckes wurde eine Vergrößerung des Rohrdurchmessers erzielt.

Bei allen Rohrquerschnitten ist deutlich ein wellen- oder sternförmiges Innenprofil zu sehen. Da ein runder unprofilierter Auslaufring 305 verwendet wurde, zeigt sich bei den dünnen Rohrwandlungen eine analoge Außenprofilierung dahingehend, dass die dünnen Stellen dünner und die dicken Stellen dicker ausgeprägt sind. Die 6 e, f zeigt zwei Rohrprofile, die ebenfalls mit der in 4, 5 gezeigten Nadel erzeugt wurden, allerdings nach dem A-Zug-Verfahren.

Bei den dickwandigen Rohren bleibt die Außenoberfläche glatt. Obwohl die in den 6a bis 6f gezeigten Rohre alle mit der gleichen Nadel und dem gleichen Auslaufring hergestellt worden sind, kann durch geeignete Wahl von Glastemperatur, Glasmenge, Blasluftdruck und Ziehgeschwindigkeit nicht nur der Durchmesser und die Wanddicke der Rohre, sondern auch die Ausprägung des Profils beeinflusst werden.

Die Radien r_R der Rillen 316 und die Radien r_Z der nach innen weisenden Zacken 317 des Innenprofils in den 6a bis 6f betragen: Tabelle 4

In der 7a bis 9b ist eine Auswahl von möglichen herstellbaren Rohrprofilen dargestellt. Das Profil gemäß der 7b entspricht etwa dem der 6a-e, wobei jedoch das Außenprofil durch einen leicht profilierten Auslaufring 305 verstärkt wurde. Das gleich gilt für das sternförmige Profil in 8b und das wellenförmige Profil in 9b. Die glatte runde Außenfläche in den 7a, 8a, 9a wurde durch einen komplementären Auslaufring erzielt, so dass der aufgrund der Oberflächenspannung auftretenden Außenprofilierung entgegengewirkt und diese kompensiert wurde.

Das scharfkantige sternförmige Innenprofil wurde durch eine hohe Glasviskosität bei geringem Glasdurchsatz erreicht.

9a zeigt ein hinterschnittenes Profil, das eine besonders große Innenoberfläche aufweist. Ein Glasrohr mit einem ganz anderen Profil, das ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, ist in den 10a (Seitenansicht) und 10b (Schnitt längs der Linie A-B in 10a) dargestellt. Das Profil wurde mit einer sternförmigen Nadel und einem sternförmigen Auslaufring hergestellt, wobei ein äußerst geringer Abstand zwischen Nadel und Auslaufring gewählt wurde.

Alle dargestellten Profile lassen sich auch nach dem A-Zug-Verfahren herstellen, mit dem Danner-Verfahren allerdings nur diejenigen Profile, bei deren Herstellung ein profilierter Außenring nicht erforderlich ist.

In 11 ist eine Danner-Ziehanlage im Längsschnitt zu sehen. Dargestellt ist eine Dannerpfeife 411 mit profiliertem Pfeifenkopf 412. Diese befindet sich in einem gas beheizten Muffelofen 415 und wird von der Pfeifenantriebsmaschine 413 gedreht. Aus der Düse 414 läuft das Glas aus der Speiserrinne auf die Pfeife.

In der 12a ist die Draufsicht auf den Pfeifenkopf 412 dargestellt, der sternförmig ausgebildet ist und spitze Rillen 408 und spitze Stege 409 aufweist. 12b zeigt den Schnitt längs der Linie A-A in 12a. Die Rillen 408 sind in Ziehrichtung (in 12b nach rechts) konisch verjüngt, während die Stege 409 zylindrisch ausgebildet sind. Durch die Bohrung 407 wird Luft in das sich bildende Rohr geblasen.

13a zeigt die Draufsicht eines wellenförmig profilierten Pfeifenkopfes 512, bei dem die Rillen 508 und Stege 509 abgerundet sind. In 13b ist der Schnitt längs der Linie A-A in 13a zu sehen. Die Rillen 508 sind zylindrisch und die Stege 509 in Ziehrichtung (in 13b nach rechts) konisch erweitert ausgebildet.

Wie zuvor eingehend beschrieben, kann ein Glasrohr zunächst mit einer groben Strukturierung versehen werden, die im Bereich einiger mm liegt. Durch einen Wiedererwärmungsprozess und erneutes Ziehen kann das Glasrohr mit Grobstruktur dann mit einer kleineren Strukturierung im Bereich von nm bis einigen μm versehen werden. Das Wiederziehen von Glasrohren durch Wiedererwärmen ist in der DE 19629169 oder DE 69412906 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird.

Bevorzugt ist das Glas im Bereich der Durchführungen so gewählt, dass der Ausdehnungskoeffizient des Glases weitgehend mit dem Ausdehnungskoeffizienten der Metalldrähte 14.1, 14.2 übereinstimmt.

In den 14 bis 16 ist die Verwendung derartig erfindungsgemäß hergestellter Backlight-Lampen mit einem innen und/oder außen strukturierten Glasrohr bzw. Glasfläche beispielhaft gezeigt.

In 14 ist eine spezielle Verwendung für solche Anwendungen, bei denen einzelne miniaturisierte Leuchtstoffröhren 1100 bestehend aus den erfindungsgemäßen Gläsern verwendet werden und sich in einer Platte 1130 mit Vertiefungen 1150 befinden, die das ausgesendete Licht auf dem Display reflektieren, gezeigt. Oberhalb der reflektierenden Platte 1130 ist eine Reflektionsschicht 1160 aufgebracht, die das von der Lichtstoffröhre 1110 in Richtung der Platte 1130 abgestrahlte Licht als eine Art Reflektor gleichmäßig streut und somit für eine homogene Ausleuchtung des Displays sorgt. Auch die Scheibe, die gleichmäßig streut kann erfindungsgemäße beispielsweise durch einen Laser oder Walzprozesse strukturiert sein. Diese Anordnung wird bevorzugt für größere Displays verwendet wie z. B. bei Fernsehgeräten.

Gemäß der Ausführungsform in 15 kann die Leuchtstoffröhre 1210 auch außen am Display 1202 angebracht werden, wobei dann das Licht mittels einer als Lichtleiter dienenden Licht transportierenden Platte 1250, einer sog. LGP (light guide plate), gleichmäßig über das Display ausgekoppelt wird. Solche lichttransportierende Platten weisen beispielsweise an ihrer Außenseite 1252.1, d. h. der dem Betrachter zugewandten Seite eine Strukturierung auf. Diese Strukturierung an der Außenseite 1252.1 der lichttransportierenden Platte 1250 kann gemäß der Erfindung beispielsweise durch einen Laser oder durch Walzprozesse in die lichttransportierende Platte eingebracht werden.

Die Leuchtstoffröhren 1110, 1210, die bei den Leuchtvorrichtungen gemäß den 14 und 15 zum Einsatz kommen, können ein Glasrohr beispielsweise mit einer Innenstrukturierung umfassen. Die Innenstrukturierung kann wie zuvor beschrieben durch Ziehen und Wiederziehen des Glasrohres eingebracht werden. Die Leuchtstoffröhren können sowohl in Glasrohr liegende Elektroden wie auch externe Elektroden umfassen.

In 15 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung gezeigt, bei der die lichterzeugende Einheit 1310 eine strukturierte Scheibe 1315 eine Trägerscheibe 1317, sowie Begrenzungswände 1390.1, 1390.2 umfasst. Die strukturierte Scheibe 1315, die Trägerscheibe 1317 sowie die Begrenzungswände 1390.1, 1390.2 bilden einen umschlossenen Raum 1392. Wie aus 15 zu ersehen, ist der umschlossene Raum strukturiert, d. h. in vorliegendem Fall unterteilt, nämlich dadurch, dass mittels parallelen Erhöhungen, so genannten Barrieren 380 mit einer vorgegebenen Breite (W_rib) in dem umschlossenen Raum Kanäle mit vorgegebener Tiefe und vorgegebener Breite (d_channel bzw. W_channel) erzeugt werden. Auf der Trägerscheibe befindet sich der Entladungsleuchtstoff 1350 in definierter Schichtdicke. Die Kanäle bilden zusammen mit einer Phosphorschicht 1370 versehenen Scheibe innerhalb des umschlossenen Raumes einzelne Strahlungsräume 1360.1, 1360.2, 1360.3, 1360.4, 1360.5. Die Trägerscheibe 1317 kann zur Erhöhung der Oberfläche, auf die der Entladungsleuchtstoff 1350 aufgebracht wird, eine Strukturierung wie beschrieben die durch Laser oder Walzen hergestellt wird, umfassen. Hierdurch kann die Leuchtdichte bei einer relativ dünnen Schichtdicke deutlich erhöht werden. Die in 16 gezeigte Backlightanordnung ist eine elektrodenlose Gasentladungslampe, d. h. es gibt keine Durchführungen, sondern lediglich äußere Elektroden 1330a, 1330b. Die lichterzeugende Einheit 1310 kann mit einer Deckscheibe 1410 abgedeckt sein. Die Deckscheibe kann je nach Systemaufbau eine trübe Diffuserscheibe oder eine klare transparente Scheibe sein. Im Falle die Deckscheibe 1410 eine trübe Diffusorscheibe ist, kann diese Scheibe an der dem Betrachter zugewandten Außenseite 1412.1 eine Strukturierung gemäß der Erfindung aufweisen. Die Strukturierung kann mittels eines Lasers, Fräsen, Schleifen, Prägen, Walzen in die Glasoberfläche eingebracht werden. Strukturierungen können bevorzugt auch durch Beschichtungen aufgebracht werden. Bei dem in 16 dargestellten elektrodenlosen Lampensytem spricht man von einem so genannten EEFL-System (external electrode fluorescent lamp). Prinzipiell ist jedoch auch eine innenliegende Kontaktierung, d. h. eine Zündung des Plasmas über innenliegende Elektroden möglich. Diese Art der Zündung ist eine alternative Technologie. Solche Systeme werden als CCFL-Systeme (cold-cathode fluorescent lamp) bezeichnet. Die zuvor beschriebenen Anordnungen bildet ein großes, flaches Backlight aus und wird daher auch als Flachbacklight bezeichnet.

Mit der Erfindung wird erstmals eine Leuchtvorrichtung angegeben, bei der der Körper, der ein Leuchtmittel umfasst, eine Strukturierung aufweist.

Claims

Leuchtvorrichtung mit einem Körper der ein Leuchtmittel umfasst. dadurch gekennzeichnet, dass der Körper vollständig oder teilweise eine Strukturierung aufweist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper ein Hohlkörper mit einer Innen- und einer Außenseite ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper auf der Innenseite eine Strukturierung aufweist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper auf seiner Außenseite eine Strukturierung aufweist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper auf seiner Innen- und Außenseite eine Strukturierung aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper ein rohrförmiger Hohlkörper ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Hohlkörper ein Glasrohr ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung im Bereich 1 nm-1000 μm, insbesondere 10 nm-100 μm liegt.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung eine regelmäßige Strukturierung ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung eine unregelmäßige Strukturierung ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung durch eine Oberflächen-Entmischung und anschließendes Herauslösen einer Phase hergestellt wird.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung durch eine Beschichtung aufgebracht wird.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung durch Laserstrukturierung, Walzprozesse, Prägeprozesse, Schleifprozesse eingebracht wird.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung bei der Herstellung des Glasrohres direkt im Heißformgebungsschritt eingebracht wird.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung des Glasrohres durch Wiederziehen eines grob strukturierten Glasrohres eingebracht wird.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtvorrichtung in den Körper eingebrachte Stromzuführungen, die mit dem Körper verbunden sind umfasst.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtvorrichtung eine Entladungslampe ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungslampe einen Entladungsraum umfasst und der Entladungsraum mit Entladungsstoffen wie Quecksilber und/oder seltenen Erdionen und/oder mit Xenon gefüllt ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Innenseite des Körpers eine Fluoreszenzschicht aufgebracht ist.
Leuchtvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper eine im wesentlichen flache Scheibe umfasst.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Scheibe eine Glasscheibe ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Scheibe eine Oberseite und eine Unterseite aufweist.
Leuchtvorrichtung gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberseite eine Strukturierung aufweist.
Leuchtvorrichtung gemäß Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite eine Strukturierung aufweist.
Leuchtvorrichtung gemäß Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass Ober- und Unterseite eine Strukturierung aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Scheibe eine Kunststoffscheibe ist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffscheibe wenigstens ein Polymer ausgewählt aus nachfolgenden Polymeren umfasst: Polymethylmetacrylat cyklische Olefin Copolymere cyklische Olefin Polymere
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper eine Backlightanordnung ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung eine Strukturierung im Bereich 1 nm-1000 μm, insbesondere 10 nm-100 μm ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung regelmäßig aufgebaut ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung unregelmäßig aufgebaut ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung durch Oberflächen-Entmischung im Glas und anschließender Herauslösung einer Phase erzielt wird.
Leuchtvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung durch Beschichtungen aufgebracht wird.
Leuchtvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung durch Laserstrukturierung oder Walzprozesse eingebracht wird.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper wenigstens teilweise ein Glaskörper umfasst, wobei der Glaskörper nachfolgende Zusammensetzung aufweist: SiO₂ 55-79 Gew.-% B₂O₃ 3-25 Gew.-% Al₂O₃ 0-10 Gew.-% Li₂O 0-10 Gew.-% Na₂O 0-10 Gew.-% K₂O 0-10 Gew.-%, wobei die Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 0,5-16 Gew.-% beträgt und MgO 0-2 Gew.-% CaO 0-3 Gew.-% SrO 0-3 Gew.-% BaO 0-3 Gew.-% ZnO 0-3 Gew.-% wobei die Σ MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-10 Gew.-% beträgt und ZrO₂ 0-3 Gew.-% CeO₂ 0-1 Gew.-% Fe₂O₃ 0-1 Gew.-% WO₃ 0-3 Gew.-% Bi₂O₃ 0-3 Gew.-% MoO₃ 0-3 Gew.-% wobei die Schmelze 0,1-10 Gew.-% TiO₂ enthält

und die Schmelze unter oxidativen Bedingungen erzeugt wird.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung 0,01 – 1 Gew.-% As₂O₃ enthält.
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung umfasst: SiO₂ 67-74 Gew.-% B₂O₃ 5-10 Gew.-%

Al₂O₃ 3-10 Gew.-% Li₂O 0-4 Gew.-% Na₂O 0-10 Gew.-% K₂O 0-10 Gew.-%, wobei die Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 0,5-10,5 Gew.-% beträgt; MgO 0-2 Gew.-% CaO 0-3 Gew.-% SrO 0-3 Gew.-% BaO 0-3 Gew.-% ZnO 0-3 Gew.-% wobei die Σ MgO + CaO + SrO + BaO + ZnO 0-6 Gew.-% beträgt; ZrO₂ 0-3 Gew.-% CeO₂ 0-1 Gew.-%

und TiO₂, Bi₂O₃ und/oder MoO₃ in einer Menge von jeweils unabhängig voneinander 0-10 Gew.-% enthält wobei die Σ von TiO₂, Bi₂O₃ + MoO₃ 0,1-10 Gew.-% beträgt.
Leuchtvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 34, wobei der Körper der Leuchtvorrichtung wenigstens teilweise ein Glas umfasst und das Glas nachfolgende Zusammensetzung aufweist: SiO₂ 60-85 Gew.-% B₂O₃ 0-10 Gew.-% Al₂O₃ 0-10 Gew.-% Li₂O 0-10 Gew.-% Na₂O 0-20 Gew.-% K₂O 0-20 Gew.-%, wobei die Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 5-25 Gew.-% beträgt und MgO 0-8 Gew.-% CaO 0-20 Gew.-% SrO 0-5 Gew.-%

BaO 0-5 Gew.-% wobei die Σ MgO + CaO + SrO + BaO 3-20 Gew.-% beträgt und ZnO 0-8 Gew.-% ZrO 0-5 Gew.-% sowie TiO₂ 0-10 Gew.-% Fe₂O₃ 0-5 Gew.-% CeO₂ 0-5 Gew.-% MnO₂ 0-5 Gew.-% Nd₂O₃ 0-1,0 Gew.-% WO₃ 0-2 Gew.-% Bi₂O₃ 0-5 Gew.-% MoO₃ 0-5 Gew.-% PbO 0-5 Gew.-% As₂O₃ 0-1 Gew.-% Sb₂O₃ 0-1 Gew.-%

wobei die Σ Fe₂O₃, CeO₂, TiO₂, PbO + As₂O₃ + Sb₂O₃ mindestens 0-10 Gew.-% beträgt, wobei die Σ PdO + PtO₃ + PtO₂ + PtO + RhO₂ + Rh₂O₃ + IrO₂ + Ir₂O₃ 0,1 Gew.-% beträgt sowie, SO₄ ^2– 0-2 Gew.-% Cl^– 0-2 Gew.-% F^– 0-2 Gew.-%
Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, wobei der Körper wenigstens teilweise einen Glaskörper umfasst und der Glaskörper nachfolgende Zusammensetzung aufweist: SiO₂ 60–75 Gew.-% B₂O₃ > 25-35 Gew.-%

Al₂O₃ 0-10 Gew.-% Li₂O 0-10 Gew.-% Na₂O 0-20 Gew.-% K₂O 0-20 Gew.-%, wobei die Σ Li₂O + Na₂O + K₂O 0-25 Gew.-% beträgt und MgO 0-8 Gew.-% CaO 0-20 Gew.-% SrO 0-5 Gew.-% BaO 0-5 Gew.-% wobei die Σ MgO + CaO + SrO + BaO 0-20 Gew.-% beträgt und ZnO 0-3 Gew.-% ZrO 0-5 Gew.-% sowie TiO₂ 0-10 Gew.-% Fe₂O₃ 0-0,5 Gew.-% CeO₂ 0-0,5 Gew.-% MnO₂ 0-1,0 Gew.-% Nd₂O₃ 0-1,0 Gew.-% WO₃ 0-2 Gew.-% Bi₂O₃ 0-5 Gew.-% MoO₃ 0-5 Gew.-% As₂O₃ 0-1 Gew.-% Sb₂O₃ 0-1 Gew.-% SO₄ ^2– 0-2 Gew.-% Cl^– 0-2 Gew.-% F^– 0-2 Gew.-%

wobei die Σ Fe₂O₃, CeO₂, TiO₂, PbO + As₂O₃ + Sb₂O₃ mindestens 0-10 Gew.-% beträgt, und das Glas einen Gehalt an PdO + PtO₃ + PtO₂ + PtO + RhO₂ + Rh₂O₃ + IrO₂ + Ir₂O₃ in einer Gesamtmenge von 0,00001-0,1 Gew.-% aufweist.
Verfahren der Herstellung eines wenigstens teilweise strukturierten Körpers einer Leuchtvorrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 39, wobei ein kontinuierliches Rohrziehverfahren angewandt wird und während des Ziehvorgangs die Glasschmelze über einen profilierten Formkörper geführt wird, so dass das abgezogene Rohr eine Strukturierung aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass das gezogene Rohr nach dem Abkühlen erneut erwärmt und die Strukturierung in einem Wiederziehverfahren in der Größe verändert wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 38 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass ein profilierter Formkörper in im Inneren des sich ausbildenden Rohres angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Danner-Verfahren verwendet wird und dass als Formkörper ein profilierter Pfeifenkopf verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 38 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Vello- oder A-Zug-Verfahren verwendet wird und dass als Formkörper eine profilierte Nadel verwendet wird.