DE1241911B

DE1241911B - Electroluminescent surface lamp

Info

Publication number: DE1241911B
Application number: DE1963P0031536
Authority: DE
Inventors: Dr Hans-Joachim Koesel; Guenter Theisen
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1963-04-09
Filing date: 1963-04-09
Publication date: 1967-06-08

Description

Elektrolumineszente Flächenlampe Die Erfindung bezieht sich auf elektrolumineszente Flächenlampen mit verbesserten Betriebseigenschaften.Electroluminescent panel lamp The invention relates to electroluminescent lamps Surface lamps with improved operating properties.

Es sind bereits elektrolumineszente Flächenlampen bekannt, die aus einer Metallplatte bestehen, auf die in ein Dielektrikum eingebetteter elektrolumineszenter Leuchtstoff in dünner Schicht aufgebracht ist. Auf dieser den Leuchtstoff enthaltenden Schicht ist eine durchsichtige, elektrisch leitende Schicht angeordnet, so daß beim Anlegen von elektrischer Spannung vornehmlich Wechselspannung an die Metallplatte und an die durchsichtige leitende Schicht durch das nunmehr gebildete elektrische Feld der eingebettete Leuchtstoff zur Lichtaussendung angeregt wird. Zum Schutz gegen Feuchtigkeit waren diese Lampen mit einer Umhüllung aus einem geeigneten lichtdurchlässigen Stoff, wie z. B. Kunstharz oder leicht schmelzendes Glas, überzogen.There are already known electroluminescent surface lamps from consist of a metal plate on which electroluminescent embedded in a dielectric Phosphor is applied in a thin layer. On this containing the phosphor Layer is a transparent, electrically conductive layer, so that when Applying electrical voltage, primarily alternating voltage, to the metal plate and to the transparent conductive layer through the now formed electrical Field the embedded phosphor is excited to emit light. For protection Against moisture, these lamps were provided with an envelope made of a suitable translucent Fabric, such as B. synthetic resin or easily melting glass, coated.

Bei den bekannten elektrolumineszenten Flächenlampen war des öfteren zu beobachten, daß bei Eintreten eines elektrischen Durchschlages sich ein Kurzschluß ausbildete, der zur Zerstörung der Lampe führte. Es wurde deshalb vorgeschlagen, zur Verhinderung solcher Schäden in die Zuführungsleitungen Schmelzsicherungen einzusetzen. Dies ist unbequem und aufwendig und auch mit zusätzlichen Kosten verbunden.With the known electroluminescent surface lamps was often to observe that a short circuit occurs when an electrical breakdown occurs trained, which led to the destruction of the lamp. It was therefore suggested that Use fuses in the supply lines to prevent such damage. This is inconvenient and time-consuming and also involves additional costs.

Aus der USA.-Patentschrift 3 048 732 ist bekannt, zur Verhinderung von Durchschlägen eine zusätzliche Schicht mit einem Widerstandsweit zwischen 104 und 1011 Ohm - cm zur Strombegrenzung in einer elektrolumineszenten Flächenlampe anzuordnen. Diese Widerstandsschicht kann bestehen aus Asbestzement oder aus Alkydharz mit einer Einbettung von etwa 4,5 Gewichtsprozent Acetylenruß. Auch die Oxyde von Titan, Zink oder Wolfram eignen sich für eine solche Schicht. Zur Herstellung der Schicht werden den pulverförmigen Oxyden etwa 5 0/, Polyvinylchloridacetat oder Polystyrol zugegeben, um mit Luft gefüllte Hohlräume auszufüllen.From USA. Patent 3,048,732 is known, to prevent punctures an additional layer having a resistance Wide 104-1011 Ohm - cm for limiting the current in an electroluminescent lamp surface to arrange. This resistance layer can consist of asbestos cement or of alkyd resin with an embedding of about 4.5 percent by weight acetylene black. The oxides of titanium, zinc or tungsten are also suitable for such a layer. For the preparation of the pulverulent layer are oxides such as /, added 5 0 polyvinyl chloride acetate or polystyrene to fill with air-filled cavities.

Nach der Erfindung, ist eine elektrolunüneszente Flächenlampe mit einer vorderen, lichtdurchlässigen Elektrode, einer rückwärtigen, lichtundurchlässigen Elektrode mit einem spezifischen Wirkwiderstand zwischen 5 .104 und 5 - 101 Ohm - cm, die zur Strombegrenzung dient, und einer zwischen diesenElektroden angeordneten Schicht, die einen in ein Email eingebetteten elektrolumineszenten Leuchtstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die rückwärtige Elektrode aus einer weißen Emailmasse besteht, deren spezifischer Wirkwiderstand auf den Zusatz von 10 bis 20 Gewichtsprozent, insbesondere von 15 Gewichtsprozent, Zinkoxyd zu der Emailfritte vor dem Verschmelzen zu einer zusammenhängenden Schicht beruht. Die Blindkomponente dieses Widerstandes, d. h. der kapazitive Anteil, ist unbedeutend.According to the invention, a elektrolunüneszente surface lamp is front with a light-transmitting electrode, a rear, opaque electrode with a specific contact resistance between 5 .104 and 5-101 Ohm - cm, which serves for current limitation, and, arranged between this electrode layer a Contains electroluminescent phosphor embedded in an enamel, characterized in that the rear electrode consists of a white enamel mass, the specific resistance of which is based on the addition of 10 to 20 percent by weight, in particular 15 percent by weight, of zinc oxide to the enamel frit before it is fused to form a cohesive layer . The reactive component of this resistance, i.e. H. the capacitive part is insignificant.

Der angegebene Wert für den Wirkwiderstand dieser weißen Emailmasse wird erzielt durch einen Zusatz von 10 bis 20 Gewichtsprozent, insbesondere 15 Gewichtsprozent pulverförinigem Zinkoxyd zu der gemahlenen Fritte aus dem an sich bekannten Weißeinail und anschließendes Verschmelzen zur Bildung einer zusammenhängenden Emailschicht. Die Leitfähigkeit der Schicht entsteht wahrscheinlich durch im einzelnen noch nicht zu deutende chemische Reaktionen des Zinkoxyds mit den anderen Bestandteilen der Fritte, ohne daß dabei unerwünschte Eigenfärbungen oder Verfärbungen auftreten.The specified value for the effective resistance of this white enamel mass is achieved by adding 10 to 20 percent by weight, in particular 15 percent by weight of powdered zinc oxide to the ground frit made from the known white enamel and then fusing it to form a coherent layer of enamel. The conductivity of the layer is probably due to chemical reactions of the zinc oxide, which cannot yet be explained in detail, with the other components of the frit, without any undesired inherent coloration or discoloration occurring.

Gegebenenfalls kann der Emailfritte mit dein Zusatz von Zinkoxyd noch Titandioxyd oder ein Stoff mit ähnlichen Eigenschaften in Mengen von bis zu 20 0/, zugefügt werden. Ferner ist die Anwesenheit von geringen Nfengen Eisen in Form von Eisenoxyd in der Masse von Vorteil.If necessary, the enamel frit can still titanium dioxide or a material with similar properties in amounts of up to 20 0, added / with your addition of zinc oxide. Furthermore, the presence in the mass of small amounts of iron in the form of iron oxide is advantageous.

Durch den hohen spezifischen Widerstand der rückwärtigen Elektrode wird im Fall eines elektrischen Durchschlages oder beginnenden Kurzschlusses der durch die elektrolumineszente Flächenlampe fließende Strom in seiner Stärke so begrenzt, daß keinerlei Schäden eintreten können.Due to the high specific resistance of the rear electrode in the event of an electrical breakdown or the onset of a short circuit, the The strength of the current flowing through the electroluminescent surface lamp is so limited that that no damage can occur.

Elektrolumineszente Flächenlampen mit der strombegrenzenden rückwärtigen Elektrode aus der verschmolzenen weißen Emailinasse nach der Erfindung zeigen gegenüber den bekannten strombegrenzenden Schichten aus in Kunststoff eingebetteten Oxyden wesentliche technische Vorteile. Bekanntlich sind Kunststoffe in gewissem Maße für Feuchtigkeit durchlässig. Durch solche Schichten kann somit Feuchtigkeit in das Innere der Flächenlampe dringen und die Lebensdauer herabsetzen. Bei elektrischen Durchschlägen verschinoren und verbrennen kunststoffhaltige Schichten. Demgegenüber ist die neue strombegrenzende rückwärtige Elektrode für Feuchtigkeit undurchlässig, und auch elektrische Durchschläge bleiben begrenzt auf ein kleines punktförmiges Gebiet der Leuchtfläche. Die Betriebsfähigkeit der elektrolumineszenten Flächenlampen nach der Erflndung bleibt somit lange Zeit erhalten.Electroluminescent surface lamps with the current-limiting rear The fused white enamel mass electrode according to the invention is shown opposite the well-known current-limiting layers made of oxides embedded in plastic significant technical advantages. As is well known, plastics are to some extent for Permeable to moisture. Such layers allow moisture to get into the Penetrate the inside of the surface lamp and reduce the service life. With electrical Breakthroughs are scorched and plastic-containing ones burn Layers. In contrast, the new current-limiting rear electrode is for moisture impermeable, and electrical breakdowns are also limited to a small extent punctiform area of the illuminated area. The operability of the electroluminescent Surface lamps after the invention are therefore retained for a long time.

Zur Herstellung einer elektrolumineszenten Flächenlampe nach der Erfindung wird von der Fritte eines Weißemails ausgeg gangen, der 10 bis 20 Gewichtsprozent, insbesondere 15 Gewichtsprozent pulverförnüges Zinkoxyd beigemischt werden. Die Fritte für das Weißemail hat z. B. die Zusammensetzung: SiO . .......... 35 bis 5501, TiO . .......... 10 bis 25 0/, A1203 ......... 5 bis 10 0/, B203 .......... 5 bis 25 0/, Ba0 .......... 5 bis 10 CaO .......... 5 bis 10 Na20 ......... 10 bis 1501, Der gemahlenen Fritte werden 15 % pulverförmiges Zinkoxyd zugesetzt. Aus dieser Mischung werden zunächst in an sich bekannter Weise durch Formen und anschließendes Brennen bei etwa 850'C Platten in der für die elektrolunüneszente Flächenlampe gewünschten Größe hergestellt. Auf diese Platten aus der weißen Emailmasse mit dem spezifischen Wirkwiderstand von 5 - 104 bis 5 - 10' , Ohm - cm wird dann die Schicht aus in Email eingebettetem elektrolumineszentem Leuchtstoff aufgesintert. Hierzu wird in bekannter Weise, z. B. nüt Hilfe einer Sprühvorrichtung, ein Schlicker aus dem Emailsatz zusammen mit einem elektrolumineszenten Leuchtstoff aufgebracht und bei etwa 600 bis 700'C verglast. Die erhaltene Schicht ist etwa 50 &t dick. Auf die Oberfläche dieser Schicht wird eine durchsichtige, leitfähige Schicht durch Aufsprühen von z. B. Zinnsalzen auf die erhitzte Unterlage gebildet. Die rückwärtige Elektrode aus der weißen Emailmasse mit dem angegebenen spezifischen Widerstand und die durchsichtige, leitfähige Schicht, die als vordere Elektrode dient, werden mit dem Stromversorgungsnetz von beispielsweise 220 V 50 Hz verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise durch Klemmkontakte oder auf ähnliche Weise erfolgen. Zum Schutz der elektrolun-dneszenten Flächenlampen gegen Feuchtigkeit und Berührung können noch Schutzumhüllungen aus Kunststoffen oder leicht schmelzenden Gläsern vorgesehen werden.To produce an electroluminescent surface lamp according to the invention, the frit of a white enamel is assumed to which 10 to 20 percent by weight, in particular 15 percent by weight, of powdery zinc oxide are added. The frit for the white enamel has z. B. the composition: SiO . .......... 35 to 5501, TiO . .......... 10 to 25 0 /, A1203 ......... 5 to 10 0 /, B203 .......... 5 to 25 0 /, Ba0 .......... 5 to 10 CaO .......... 5 to 10 Na20 ......... 10 to 1501, 15% powdery zinc oxide is added to the ground frit. From this mixture, plates in the size desired for the electroless surface lamp are first produced in a manner known per se by molding and subsequent firing at about 850.degree. On these plates of the white enamel composition with the specific active resistance of 5 - 104-5 - 10 'Ohm - cm, the layer is then sintered from embedded in email electroluminescent phosphor. For this purpose, in a known manner, for. B. using a spray device, a slip from the enamel set is applied together with an electroluminescent phosphor and vitrified at about 600 to 700'C. The resulting layer is about 50 & t thick. A transparent, conductive layer is applied to the surface of this layer by spraying z. B. tin salts formed on the heated surface. The rear electrode made of the white enamel mass with the specified resistivity and the transparent, conductive layer, which serves as the front electrode, are connected to the power supply network of, for example, 220 V 50 Hz. The connection can be made, for example, by clamping contacts or in a similar manner. To protect the electroless surface lamps against moisture and contact, protective covers made of plastics or easily melting glass can be provided.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Für gleiche Teile sind die gleichen Bezugszeichen gewählt.Exemplary embodiments of the invention are explained in the drawing. The same reference symbols are used for the same parts.

F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch eine elektrolun-üneszente Flächenlampe; F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch eine elektrolumineszente Flächenlampe mit einer Schutzumhüllung.F i g. 1 shows a section through an electroless surface lamp; F i g. 2 shows a section through an electroluminescent surface lamp with a protective cover.

Die Emailplatte mit dem angegebenen spezifischen Widerstand ist mit 1 bezeichnet. 2 bedeutet die Schicht aus Email mit dem eingebetteten elektrolun-iineszenten Leuchtstoff. 3 ist die durchsichtige, leitfähige Schicht aus Zinnsalzen. 4 bezeichnet einen als Halterung dienenden Metallring, der auf der durchsichtigen, leitfähigen Schicht 3 aufliegt. 5 ist der Klenunkontakt, der an der rückwärtigen Elektrode i anliegt. Mit 6 und 7 sind die Verbindungsleitungen zum Stromversorgungsnetz bezeichnet. Eine Schutzumhüllung 8 besteht beispielsweise aus Kunststoff.The enamel plate with the specified resistivity is denoted by 1. 2 means the layer made of enamel with the embedded electrolunine-iinescent phosphor. 3 is the transparent, conductive layer made of tin salts. 4 designates a metal ring which serves as a holder and rests on the transparent, conductive layer 3. 5 is the Klenun contact, which is applied to the rear electrode i. With 6 and 7 the connecting lines to the power supply network are designated. A protective cover 8 consists for example of plastic.

Die elektrolumineszenten Flächenlampen nach der 'Erfindung eignen sich besonders für Signal- und Anzeigezwecke. So können beispielsweise runde Plättchen mit einem Durchmesser von etwa 8 mm und einer Dicke von 0,5 mm aus der weißen Emailmasse mit dem angegebenen spezifischen Widerstand hergestellt und zu elektrolumineszenten Flächenlampen weiterverarbeitet werden. Solche elektrolumineszenten Flächenlampen können z. B. in an sich bekannter Weise in Lichtschalter oder ähnliche Vorrichtungen eingebaut werden, um den Betriebszustand dieser Vorrichtungen anzuzeigen.The electroluminescent surface lamps according to the 'invention are particularly suitable for signaling and display purposes. For example, round plates with a diameter of about 8 mm and a thickness of 0.5 mm can be produced from the white enamel mass with the specified specific resistance and processed further into electroluminescent surface lamps. Such electroluminescent surface lamps can, for. B. be installed in a known manner in light switches or similar devices to indicate the operating status of these devices.

Die rückwärtigen Elektroden der elektrolumineszenten Flächenlampen nach der Erfindung können zur gleichmäßigen Stroraverteilung noch Einlagen aus Metall enthalten. So können z. B. Metallnetze oder -bleche in die keramische Masse mit dem angegebenen spezifischen Widerstand eingebettet werden. Ähnlich können auch zur Unterstützung Versteifungen oder Platten aus Glas mit einem Ausdehnungskoeffizienten, der nur wenig oder gar nicht von dem Ausdehnungskoeffizienten der keramischen Masse abweicht, zur Stützung der elektrolumineszenten Flächenlampe verwendet werden.The rear electrodes of the electroluminescent panel lamps According to the invention, inserts made of metal can also be used for even distribution of the current contain. So z. B. metal nets or sheets in the ceramic mass with the specified specific resistance. Similar can also to support stiffeners or plates made of glass with an expansion coefficient, which depends only slightly or not at all on the expansion coefficient of the ceramic mass differs, can be used to support the electroluminescent surface lamp.

Claims

Claims: 1. Electroluminescent surface lamp with a front, translucent electrode, a rear, opaque electrode with a specific resistance between 5 - 104 and 5 - 106 ohm - cm, which is used to limit the current, and a layer arranged between these electrodes, which has an in contains an enamel embedded electroluminescent phosphor, d a - characterized in that the rear electrode consists of a white enamel mass, the specific resistance of which is based on the addition of 10 to 20 percent by weight, in particular 15 percent by weight of zinc oxide to the enamel frit before it is fused to form a cohesive layer .

2. Electroluminescent surface lamp according to claim 1, characterized in that the rear electrode also contains titanium dioxide and optionally iron in the form of iron oxide. 3. Electroluminescent surface lamp according to claim 1 or 2, characterized in that in the rear electrode supporting or stiffening inserts made of metal, such as. B. a wire mesh, sheet metal strips od. Ä., Are embedded. 4. Electroluminescent surface lamp according to one of Claims 1 to 3, characterized in that stiffeners made of a glass with an expansion coefficient which deviates only little or not at all from the expansion coefficient of the ceramic mass are attached to the rear electrode. Contemplated publications: German Patent No. 1007 432;. German Auslegeschriften Nos. 1018 549, 1123 399; USA. Pat. No. 3,048,732.