DE1020115B - Leuchtkondensator - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Leuchtkondensatoren und bezweckt eine Erhöhung der Leuchtdichte und Lichtausbeute dieser Einrichtungen.

Der Leuchtkondensator beruht bekanntlich auf der Elektrolumineszenz. Er besteht meist aus zwei parallelen, elektrisch leitenden, ebenen Platten, von denen die eine lichtdurchlässig und die andere lichtundurchlässig ist, und einer zwischen den Platten liegenden dielektrischen lichtdurchlässigen Schicht, in der ein besonderer Leuchtstoff fein verteilt eingebettet ist. Der Leuchtstoff ist von solcher Art, daß er unter Einwirkung eines elektrischen Wechselfeldes hoher Feldstärke leuchtet. Der Leuchtkondensator wird in der Regel mit den normalen Lichtspannungen (z.B. 110 oder 220 V) betrieben. Um die für eine gute Lichtausbeute notwendigen hohen elektrischen Feldstärken zu erzielen, wird die dielektrische Zwischenschicht verhältnismäßig dünn ausgeführt. Zu dünn darf diese Schicht allerdings nicht gewählt werden, da sie bei Überschreitung der sogenannten »Durchbruchfeldstärke« durchschlagen wird. Die in der Zwischenschicht eingeschlossenen Leuchtstoffteilchen, die ihrer Natur nach elektrische Halbleiter sind, setzen die Durchschlagfestigkeit dieser Schicht wesentlich herab. Ist die Zwischenschicht einmal durchschlagen und besteht damit eine leitende Verbindung zwischen den beiden leitenden Platten, so leuchtet der Kondensator nicht mehr.

Die mit dem beschriebenen Leuchtkondensator erzielbare Leuchtdichte und Lichtausbeute ist verhältnismäßig gering. Er besitzt keine größere Helligkeit als die eines weißen Papierblattes, das vom Vollmond direkt beschienen wird. Der Leuchtkondensator in der bekannten Anordnung ist daher für normale Beleuchtungszwecke nicht verwendbar.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Leuchtkondensator, dessen Leuchtdichte und Lichtausbeute bedeutend höher liegen als bei den bisher bekannten Anordnungen. Die Erfindung fußt auf folgenden, an sich im einzelnen bekannten Erkenntnissen:

a) Unter sonst gleichen Verhältnissen ist die elektrische Feldstärke an Spitzen mit kleinem Krümmungsradius ein Vielfaches der elektrischen Feldstärke an der Oberfläche von ebenen Platten.

b) Die Leuchtintensität der in Leuchtkondensatoren verwendeten Leuchtstoffe steigt in der Regel exponentiell mit der Stärke des auf sie einwirkenden elektrischen Feldes an.

c) Die Durchschlagsfestigkeit eines Kondensators kann durch Anordnung von zusätzlichen, isolierenden Zwischenschichten bedeutend erhöht werden.

d) Bei den meisten Isoliermaterialien gehen mit ihrem höheren Isolationsvermögen auch entsprechend Leuchtkondensator

Anmelder:

Pintsch-Licht G.m.b.H.,
München 8, St.-Martin-Str. 80

Dipl.-Ing. Rudolf Prausa, Gmunden (Österreich),
ist als Erfinder genannt worden

bessere dielektrische Eigenschaften (höhere Dielektrizitätskonstante) einher.

e) Die Feldverhältnisse im Innern eines Kondensators ändern sich durch die Anordnung zusätzlicher isolierender Zwischenschichten derart, daß in den Schichten mit kleinerer Dielektrizitätskonstante die elektrische Feldstärke erhöht wird.

Die Verwendung einer spiegelnden Elektrode und die Ausnutzung der Leuchtkondensatoren als Phasenschieber sind ebenfalls an sich bekannt.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leuchtkondensator mit zwei Elektroden, von denen wenigstens eine lichtdurchlässig ist und zwischen denen sich ein durch elektrische Felder zur Lichtaussendung anregbarer Leuchtstoff befindet. Erfindungsgemäß wird der Leuchtkondensator derart ausgebildet, daß eine der Kondensatorelektroden an der dem Leuchtstoff zugekehrten Seite in Feldrichtung mit spitzen oder scharfkantigen Fortsätzen versehen ist.

Verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sollen an Hand von schematischen Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen

Abb. 1, 3 und 4 Schnitte durch drei verschiedene Leuchtkondensatoren und

Abb. 2 eine Draufsicht auf Abb. 1.
Wie aus Abb. 1 hervorgeht, ist an Stelle der bisher bekannten ebenen, die eine Kondensatorelektrode bildenden Metallplatte bzw. Metallfolie eine Metallplatte bzw. Metallfolie M vorgesehen, aus der in regelmäßigen Abständen spitze oder scharfkantige Teile oder Fortsätze S hervorragen. Der Krümmungsradius der spitzen oder scharfen Kanten dieser Fortsätze ist zur Erzielung hoher elektrischer Feldstärken entsprechend klein. Die Fortsätze 6" werden entweder aus der Metallplatte M herausgearbeitet (z. B. durch spanabhebende oder spanlose Verformung, Ätzung od. dgl.), oder sie werden nachträglich an ihr angebracht (z. B.

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durch Schweißung, Lötung, elektrolytische Absetzung od. dgl.). Für den Erfindungsgegenstand wesentlich ist, daß die spitzen bzw. scharfkantigen Fortsätze S in genau gleicher Höhe enden. Die Fortsätze S oder lediglich ihr oberes Ende bestehen vorzugsweise aus einem Werkstoff (z. B. Platin), der genügend widerstandsfähig gegen bleibende Veränderungen ihrer Oberfläche durch auftretende elektrische Entladungen ist. Auch durch nachträgliches Aufbringen eines Der spiegelnde Belag R wird, wie in Abb. 4 gezeigt, auf die dem Innern des Leuchtkondensators zugekehrte Oberfläche der Metallplatte oder Metallfolie M und der spitzen bzw. scharfkantigen Teile S aufgebracht. Auch die Füllschicht F kann als Reflektor dienen.

Während die bekannten Leuchtkondensatoren über ihre ganze Fläche gleichmäßig, aber schwach leuchten, beschränkt sich beim Erfindungsgegenstand das Leuch-

widerstandsfähigen Belages auf die Spitzen der Fort- io ten auf eine große Anzahl von Punkten.

sätze 6" oder dadurch, daß man der sie umgebenden Schicht konservierende Stoffe beimengt, kann eine Veränderung der Oberfläche der Fortsätze S verzögert oder gänzlich verhindert und damit die Lebensdauer des Leuchtkondensators verlängert werden.

Die Fortsätze ,S¹ werden von einer lichtdurchlässigen dielektrischen Schicht L, in der, wie bekannt, Leuchtstoff in feinster Verteilung eingebettet ist, überdeckt. Nach einer weiteren Ausführungsform des Erfindungs-

Wie aus Abb. 2 hervorgeht, entsteht über jeder Spitze ein Leuchtfleck. In der Mitte des Leuchtfleckes bildet sich ein intensiv leuchtender Kern K, der ohne Abgrenzung in einen weniger stark leuchtenden 15 Lichthof H übergeht. Die nebeneinanderliegenden Leuchtflecke bzw. deren Lichthöfe überdecken sich teilweise je nach der Entfernung der Spitzen .S voneinander bzw. fließen mehr oder weniger ineinander über. Sind die Leuchtflecke samt ihren Lichthöfen// gegenstandes besteht die Schicht L nur oder vorwie- 20 klein und eng aneinandergereiht, so erscheint der gend aus Leuchtstoff. Auf die Einbettung des Leucht- neue Leuchtkondensator dem Auge des Betrachters stoffes in eine besondere Trägerschicht wird hierbei als gleichmäßig leuchtende Fläche,
verzichtet. An die Schicht L schließt eine dünne licht- Wenn auch beim Erfindungsgegenstand die Summe

durchlässige Zwischenschicht Z mit hohem Isolations- der leuchtenden Teilflächen (Leuchtflecke) insgesamt vermögen bzw. mit hoher Durchschlagsfestigkeit und 25 kleiner als die Gesamtfläche der Platte ist, so wird mit großer Dielektrizitätskonstante an. In dieser dennoch gegenüber den bisher bekannten Leuchtschicht, die beispielsweise aus einem der Gruppe der kondensatoren je Flächeneinheit ein bedeutend Celluloseacetate angehörigen Celluloseester, aus einer größerer Lichtstrom ausgesandt. Da die elektrische Polyvinylverbindung od. dgl. besteht, ist kein Leucht- Feldstärke durch die Spitzenwirkung und durch die stoff und somit kein Halbleiter enthalten. Den Ab- 30 Anordnung der dielektrischen Zwischenschicht Z ver-

schluß bildet eine lichtdurchlässige Platte D aus Glas oder Kunststoff, die durch und durch oder lediglich an ihrer dem Innern des Kondensators zugekehrten Oberfläche B elektrisch leitend ist. Auch die Platte M oder deren Fortsätze S oder nur jene Teile von beiden, von denen Lichtdurchlässigkeit gefordert wird, können aus elektrisch leitendem, lichtdurchlässigem Kunststoff hergestellt werden. Die Platte M und die Fortsätze 5¹ können auch dann aus einem Stück bestehen.

Die Zwischenschicht Z hat einen doppelten Zweck. Einerseits verhindert bzw. erschwert sie infolge ihres hohen Isolationsvermögens den elektrischen Durchschlag. Andererseits bewirkt sie entsprechend dem vielfacht ist und da die Leuchtintensität bzw. die Leuchtdichte exponentiell mit der erzielten elektrischen Feldstärke ansteigt, wird die Einbuße an strahlender Fläche bei weitem wettgemacht.

Eine weitere Erhöhung der elektrischen Feldstärke und damit der Leuchtdichte und Lichtausbeute läßt sich ebenso wie bei den bekannten Anordnungen auch beim Erfindungsgegenstand durch die Verwendung höherer Spannungen oder höherer Frequenzen oder beider zusammen erzielen. Die höheren Spannungen können auf einfache Weise durch Vorschalten eines Umspanners vor den Leuchtkondensator aus den normalen Lichtspannungen erzeugt werden. Erst durch die erweiterte Verwendbarkeit des Erfindungsgegen-

oben unter e) Angeführten eine weitere Erhöhung der 45 Standes auch für Raumbeleuchtungszwecke werden

elektrischen Feldstärke an den Spitzen der Fort- unter Umständen die durch die Anschaffung von

sätze 6* und in den über ihnen liegenden Partien der Umspannern oder anderen Zusatzeinrichtungen an-

Leuchtschicht L. fallenden Mehrkosten wirtschaftlich vertretbar.

Eine weitere Erhöhung der elektrischen Feldstärke Die den bekannten Leuchtkondensatoren eigenen

ist ferner noch dadurch erreichbar, daß, wie in den 50 Vorzüge treten beim Erfindungsgegenstand in noch

Abb. 3 und 4 dargestellt, die spitzen oder scharfkantigen Fortsätze ο* in einer Füllschicht F mit ebenfalls guten dielektrischen Eigenschaften, d. h. mit hoher Dielektrizitätskonstante, eingebettet sind. Diese

Schicht F kann entweder, wie in Abb. 4 dargestellt, 55 Außerdem wirkt der
in gleicher Höhe mit den Spitzen der Fortsätze S größeren Stückzahlen
enden, oder die dem Leuchtstoff zugekehrte Begrenzung dieser Schicht F liegt, wie in Abb. 3 dargestellt,
unter den Spitzen der Fortsätze S. Die Erhöhung der
elektrischen Feldstärke erklärt sich hierbei
falls aus dem unter e) Gesagten.

Die Lichtausbeute des Erfindungsgegenstandes kann in bekannter Weise noch dadurch verbessert werden, daß hinter der Leuchtschicht L ein spiegelnder Belag, z. B. aus Silber, aufgebracht wird. Er dient dem Zweck, das gegen die lichtundurchlässige Elektrode hin ausgesendete Licht zu reflektieren und ebenfalls nach außen hin auszusenden. Dadurch geht vom insgesamt erzeugten Lichtstrom nur ein kleinerer Teil verloren.

bedeutend verstärktem Maße hervor. So ist der Stromverbrauch des neuen Leuchtkondensators, da er im wesentlichen nur durch die unbedeutenden dielektrischen Verluste bedingt ist, sehr gering.

neue Leuchtkondensator, in in den öffentlichen Versorgungsnetzen angeschlossen, wegen seiner fast rein kapazitiven Stromaufnahme stark phasenverbessernd. In Anbetracht der hohen induktiven Belastungen der gleich- 60 Netze durch Transformatoren, Elektromotoren und andere induktive Verbraucher, insbesondere zur Zeit der Lichtspitzen«, bringt der neue Leuchtkondensator auch den Elektrizitätsversorgungsunternehmungen große betriebliche und wirtschaftliche Vorteile.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Leuchtkondensator mit zwei Elektroden, von denen wenigstens eine lichtdurchlässig ist und

zwischen denen sich ein durch elektrische Felder zur Lichtaussendung anregbarer Leuchtstoff befindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Kondensatorelektroden an der dem Leuchtstoff zugekehrten Seite in Feldrichtung mit spitzen oder scharfkantigen Fortsätzen versehen ist.

2. Leuchtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektroden zusätzlich eine lichtdurchlässige Schicht mit hohem elektrischem Isolationsvermögen und höherer Dielektrizitätskonstante angeordnet ist.

3. Leuchtkondensator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der reine Leuchtstoff ohne Einbettungsmittel zwischen der mit den spitzen oder scharfkantigen Fortsätzen versehenen Elektrode und der zusätzlichen lichtdurchlässigen Schicht angeordnet ist.

4. Leuchtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenräume zwischen den spitzen oder scharfkantigen Fortsätzen ganz oder teilweise mit einer leuchtstofffreien Schicht höherer Dielektrizitätskonstante ausgefüllt sind, während der Leuchtstoff selbst im wesentlichen zwischen den Fortsätzen und der gegenüberliegenden Elektrode angeordnet ist.

5. Leuchtkondensator nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Enden der spitzen oder scharfkantigen Fortsätze aus einem Werkstoff bestehen, der gegen bleibende Veränderungen der Oberfläche durch elektrische Entladungen genügend widerstandsfähig ist.

6. Leuchtkondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die spitzen oder scharfkantigen Fortsätze umgebenden Schicht Stoffe beigemengt werden, die eine bleibende Veränderung der Oberfläche der Fortsätze durch elektrische Entladungen verhindern oder verzögern.

7. Leuchtkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Seite, vorzugsweise auf die Innenseite, der der lichtdurchlässigen Elektrode gegenüberliegenden. Elektrode ein spiegelnder Belag aufgebracht ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Belgische Patentschrift Nr. 497 702;

französische Patentschriften Nr. 1 068 385,
583, 1077 412, 1091272;

britische Patentschrift Nr. 717 169;

Zeitschrift: »Lichttechnik«, 1953, Nr. 5, S. 152 bis 154.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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