專利名稱:電介質(zhì)阻擋放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電介質(zhì)阻擋放電燈。
背景技術(shù)：
目前已知的和商業(yè)的可得到的低壓放電燈大部分是所謂的緊湊型熒光燈。這些燈填充有還包含少量的汞的氣體。由于汞是極其有毒的物質(zhì)，因此最近正在研制新型燈。一種替代含汞熒光燈的極具前景的選擇是所謂的電介質(zhì)阻擋放電燈(簡(jiǎn)稱DBD燈)。除了去除汞之外，它還可以提供壽命長(zhǎng)和預(yù)熱時(shí)間可忽略的優(yōu)點(diǎn)。
正如在例如美國(guó)專利No.6,633,109中所詳細(xì)描述的，DBD燈的工作原理是基于惰性氣體(典型為氙氣)內(nèi)的氣體放電。該放電通過(guò)一對(duì)電極維持，在兩電極之間至少有一個(gè)電介質(zhì)層。具有頻率在kHz范圍內(nèi)的幾kV的AC電壓加在這對(duì)電極上。通常，具有第一極性的多個(gè)電極與具有相反極性的單個(gè)電極相連。在放電過(guò)程中，在氣體中產(chǎn)生激子(受激分子)，并且在亞穩(wěn)態(tài)激子衰減時(shí)，發(fā)射電磁UV和VUV射線。激子的電磁輻射通過(guò)合適的發(fā)光材料經(jīng)過(guò)與含汞熒光燈發(fā)生類似的物理過(guò)程轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光。這種類型的放電也被稱為電介質(zhì)阻礙放電。
如上所述，DBD燈必須具有至少一個(gè)電極組，其通過(guò)電介質(zhì)層與放電氣體分離。已經(jīng)知道的是使用放電容器壁本身作為電介質(zhì)。在這種方式中，可以避免薄膜電介質(zhì)層。這是有利的，因?yàn)楸∧る娊橘|(zhì)層難以制作和易于劣化。已經(jīng)提出各種各樣的放電容器電極結(jié)構(gòu)來(lái)滿足這樣的要求。美國(guó)專利No.5,994,849公開(kāi)了一種平面結(jié)構(gòu)，其中放電容器壁作為電介質(zhì)。具有相反極性的電極互相交替排列。這種設(shè)置具有的優(yōu)點(diǎn)是電極不會(huì)從至少一側(cè)覆蓋放電容積，但是大部分用于在電極之間建立電場(chǎng)的能量卻可以在放電容器外消散。另一方面，平面燈結(jié)構(gòu)不能在為傳統(tǒng)白熾燈設(shè)計(jì)的大多數(shù)現(xiàn)用的燈座和燈罩內(nèi)使用。
美國(guó)專利No.6,060,828和No.5,714,835公開(kāi)了基本上是圓柱形的DBD燈源，其適用于傳統(tǒng)的擰入式燈座。這些燈具有位于放電容積內(nèi)的單個(gè)內(nèi)電極，其被數(shù)個(gè)外部電極圍繞在放電容積的外表面上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種電極結(jié)構(gòu)不能提供充分均勻的光線，因?yàn)樵谙鄬?duì)大的放電空間中的放電易于變得不均勻。某些容積部分實(shí)際上完全沒(méi)有產(chǎn)生有效的放電，尤其是遠(yuǎn)離兩個(gè)電極的那些容積部分。
美國(guó)專利No.6,777,878公開(kāi)了一種具有延伸電極的DBD燈結(jié)構(gòu)，該電極設(shè)置在圓柱形放電容器壁的內(nèi)部并由一層電介質(zhì)層覆蓋。在這種結(jié)構(gòu)中，這些電極彼此之間具有相對(duì)大的距離，因此需要很高的電壓來(lái)啟動(dòng)點(diǎn)火。為了克服冷啟動(dòng)的困難，建議在延長(zhǎng)的圓柱形放電容器的一個(gè)末端設(shè)置外部金屬環(huán)。這種燈的結(jié)構(gòu)屬于具有傳統(tǒng)延長(zhǎng)圓柱形的DBD燈組，不能用作白熾燈的替換產(chǎn)品。
盡管DBD燈比較環(huán)保，因?yàn)樗藢?duì)汞的需要并且還帶來(lái)了壽命長(zhǎng)和預(yù)熱時(shí)間可忽略的優(yōu)點(diǎn)，但是它們還是存在一個(gè)缺點(diǎn)，效率相對(duì)較低。已經(jīng)為克服這種缺陷進(jìn)行了數(shù)種嘗試。例如美國(guó)專利No.5,604,410希望產(chǎn)生一個(gè)預(yù)定脈沖的特定電壓脈沖鏈形成脈沖時(shí)間和空載時(shí)間以增加BDB燈的效率。然而通過(guò)使用這種操作方法獲得的效率的提高是有限的。
另一種嘗試?yán)^續(xù)在美國(guó)的一篇發(fā)明中批露，其是本申請(qǐng)人在2005年4月22日提交的、序列號(hào)為11/112620的部分申請(qǐng)，其中具有電介質(zhì)層的電極在放電容積中作為陰極和陽(yáng)極使用。通過(guò)適當(dāng)選擇電極排列的數(shù)量和結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)輸出發(fā)光效率的大的提高。在這些燈中，放電容器的內(nèi)表面可以涂有包含熒光粉的發(fā)光層。在這種布置下，涂有該發(fā)光層的表面區(qū)域限制了輸出光強(qiáng)。由于表面區(qū)域取決于燈的形狀，這種燈的輸出光強(qiáng)不能增加到令人滿意的程度。
因此，需要一種具有效率和輸出光強(qiáng)提高的DBD燈結(jié)構(gòu)。人們?cè)趯で笠环NDBD燈，當(dāng)具有改進(jìn)的放電容器電極布置時(shí)，其制造可以相對(duì)簡(jiǎn)單。而且，人們?cè)趯で笠环N放電容器電極結(jié)構(gòu)，其容易得到不同類型電極插座結(jié)構(gòu)的支持，依據(jù)的特征是使用的放電氣體，激勵(lì)電壓，頻率和激勵(lì)信號(hào)的形狀。提出的DBD燈能被用作傳統(tǒng)白熾燈和含汞熒光燈的替代品。其具有電極布置，為了提供更高的亮度和效率，最小化了電極的自遮擋效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容在本發(fā)明的一個(gè)例舉性的實(shí)施例中，提供了一種電介質(zhì)阻擋放電燈，其包括具有主軸的放電容器，該放電容器封閉著填充放電氣體的放電容積。該放電容器還包括被該主軸橫切的端部。在該燈中使用第一類型的至少一個(gè)電極和第二類型的至少一個(gè)電極。一個(gè)類型的電極被通以電流作為陰極，另一個(gè)類型的電極被通以電流作為陽(yáng)極。這些電極基本上是直線形伸長(zhǎng)的電極，其具有的縱軸基本上平行于該放電容器的主軸。這些電極的至少一個(gè)位于放電容積中。至少一個(gè)類型的電極通過(guò)一介電層隔離。位于該放電容積中的電極的至少一個(gè)設(shè)置外部發(fā)光層。
在本發(fā)明另一方面的例舉性的實(shí)施例中，設(shè)置在放電容器中并提供有發(fā)光層的電極的至少一個(gè)，并且具有位于該發(fā)光層下的反射層。
該公開(kāi)的DBD燈與現(xiàn)有技術(shù)相比具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)?？梢源_保完全使用可用的放電容積來(lái)接納兩種類型(陰極和陽(yáng)極)的電極，并且在放電容器中沒(méi)有其他可以減少可用放電容積和引起一定的遮擋效應(yīng)的元件。因?yàn)殡姌O之間的距離更短，所有電極位于該放電容器內(nèi)且互相平行的布置，將使用具有kHz范圍的頻率、提供1-5kV激勵(lì)電壓的AC電源成為可能。電場(chǎng)中電力線的密度基本上高于已知的具有外部電極的傳統(tǒng)燈的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的燈由于電極上的發(fā)光層而以提高了的效率運(yùn)行。使用在該發(fā)光層下的另外的反射層將進(jìn)一步提高這種效果。該提高的效率是由于這樣的事實(shí)，由放電產(chǎn)生的VUV光子，現(xiàn)在將被轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)白光或者彩色光，其全部或者部分的反射到該燈的外面，而不是被電極吸收。除此之外，該燈還能提供統(tǒng)一的和均勻的放電，以及大的發(fā)光面積。
參考附圖，將進(jìn)一步描述本發(fā)明的方面和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是具有封閉著兩種不同類型的電極的圓柱形放電容器的電介質(zhì)阻擋放電燈橫截面的頂視圖，
圖2是具有如圖1所示的圓柱形放電容器的電介質(zhì)阻擋放電燈橫截面的側(cè)視圖，圖3是具有與圖1所示不同的平面放電容器和電極布置的電介質(zhì)阻擋放電燈橫截面的頂視圖，圖4是如圖3所示的電介質(zhì)阻擋放電燈橫截面的側(cè)視圖，圖5是具有封閉著四電極的圓柱形放電容器電介質(zhì)阻擋放電燈橫截面的頂視圖，圖6是具有與圖5所示不同布置的封閉著四個(gè)電極的圓柱形放電容器的電介質(zhì)阻擋放電燈橫截面的頂視圖，圖7是具有封閉著多電極排列的圓柱形放電容器的電介質(zhì)阻擋放電燈橫截面的頂視圖，圖8是具有封閉著更多電極排列的圓柱形放電容器電介質(zhì)的阻擋放電燈橫截面的頂視圖，以及圖9是具有相同類型的電極彼此互連并與AC電源相連的電極布置的側(cè)面示意圖。
具體實(shí)施方式現(xiàn)在參看圖1和2，圖中所示為低壓放電燈1的示意圖。該燈是電介質(zhì)阻擋放電燈(下文中也稱作DBD燈)，其具有單個(gè)放電容器2作為DBD燈的外殼。放電容器2封閉著放電容積，其填充放電氣體。放電容器的壁可以涂敷發(fā)光層，以將激發(fā)氣體的短波輻射轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光。在所示實(shí)施例中，放電容器基本上是圓柱形的并且其形成外殼的壁由透明或半透明的材料制成，其可以是軟或者硬玻璃，或者任何對(duì)于燈的發(fā)射波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)是透明的或者至少半透明的類型的石英材料或任何合適的陶瓷材料。發(fā)光層可以覆蓋發(fā)光容器的壁。因?yàn)榘踩愿?，還可以使用單獨(dú)的外部外殼(未示出)，其可以由與放電容器相同的材料或者對(duì)于燈的發(fā)射波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)是透明的或者至少半透明的合適的塑料材料制成。放電容器2和外部外殼(如果使用的話)由燈座(未示出)機(jī)械支撐，其還容納與標(biāo)準(zhǔn)插入式、旋進(jìn)式或卡銷式燈座相交的燈1的連接末端。燈座中還可以放置提供具有5-200kHz頻率的1-5kV電壓和的已知型號(hào)的AC電源，不必詳細(xì)解釋。用于DBD燈電源的工作標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被公開(kāi)，例如，在美國(guó)專利No.5,604,410中。
在放電容器2的內(nèi)部，有兩個(gè)基本上互相平行布置的不同類型的電極3和4，其和放電容器2的主軸6基本上平行。電極由AC電源(未示出)通以電流以作為陽(yáng)極和陰極。這兩個(gè)電極都通過(guò)放電容器的相同的端部區(qū)域引導(dǎo)，其為電極連接到AC電源提供了更多的方便。其中一個(gè)電極通過(guò)電介質(zhì)層5與放電容積隔離。由于DBD燈的工作原理，必須在不同類型的電極之間設(shè)置電介質(zhì)隔離層，其阻止連續(xù)電弧的形成和電流的流動(dòng)。為了這個(gè)目的，通過(guò)如圖1和2所示的電介質(zhì)層隔離兩電極其中之一是足夠的。作為電介質(zhì)層，任何具有足夠高的介電常數(shù)并且可以與電極結(jié)合的材料都可以被使用。為了沿電極提供均勻的放電，電介質(zhì)層在放電容器中沿著電極應(yīng)該具有相同的厚度a。電介質(zhì)層的厚度應(yīng)該保持盡可能低并且可以大約是0.25mm。如果用作電介質(zhì)層的材料和放電容器使用的材料是相同的，在放電容器的連通區(qū)域提供密封封接會(huì)更容易。這兩電極中的另一個(gè)，其沒(méi)有提供隔離的介電層，其覆蓋著外部發(fā)光層12，以在被VUV射線激發(fā)時(shí)由放電提供可見(jiàn)光。為了避免電極的吸收效應(yīng)，反射可見(jiàn)光的反射層11被設(shè)置在該發(fā)光層12下。有利的是盡可能大的保持發(fā)光層12的表面區(qū)域，例如基本上上覆蓋外殼內(nèi)的電極的全部表面。為了增加燈的效率，該電極的至少一部分可以由發(fā)光層12下的反射層11覆蓋。為了獲得燈的最大效率，該反射層應(yīng)該基本上覆蓋發(fā)光層12下的電極的全部表面。該反射層通過(guò)將來(lái)自電極的可見(jiàn)光反射回去來(lái)阻礙對(duì)發(fā)光層產(chǎn)生的可見(jiàn)光的吸收，因此增加了燈的效率。發(fā)光層的材料可以從一組發(fā)光粉的化合物中選擇、以提供綠、紅和藍(lán)色組分的可見(jiàn)光。顏色成分的百分比將決定燈的可見(jiàn)光的形態(tài)。產(chǎn)生綠色的成分可以包含選自鈰或者鋱摻雜的磷酸鑭(LaPO4:Ce，Tb)；鋱摻雜的鋁酸鈰鎂(CeMgAl11O19:Tb)；和錳摻雜的硅酸鋅(Zn2SiO4:Mn)的組中的至少一種化合物。產(chǎn)生紅色的成分可以包含選自銪摻雜的氧化釔(Y2O3:Eu)和銪摻雜的釩酸磷酸硼酸釔(Y(V，P，B)O4:Eu的組中的至少一種化合物。為提供產(chǎn)生藍(lán)色的成分，可以在發(fā)光層中使用包含選自由銪摻雜的鋁酸鎂鋇(BaMgAl10O17:Eu)和銪摻雜的鋁酸鍶(Sr4Al14O25:Eu)組成的組中的至少一種。如果發(fā)光層足夠厚，那么實(shí)際上所有從放電區(qū)域發(fā)射出來(lái)的VUV光子都轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光。設(shè)置在電極上的發(fā)光層的厚度應(yīng)該在通常涂在放電容器的壁上的熒光層的厚度甚至更大的范圍內(nèi)選擇。這意味著厚度應(yīng)該至少是2mg/cm2，但是如果使用的熒光粉的粒徑范圍典型的在1-8微米范圍內(nèi)，優(yōu)選在3-6mg/cm2范圍。在家用照明用燈中，可以使用三熒光粉混合，其中藍(lán)、紅和綠色組分的比例必須按照涂層發(fā)出白光的方式調(diào)整，例如，顏色在黑體曲線附近，并具有期望的色溫。與涂在放電容器的壁上的熒光層相似，涂在電極上的熒光層的成分應(yīng)該以這種方式設(shè)計(jì)，所有使用的熒光粉必須高效吸收并且被Xe激子放電激發(fā)(波長(zhǎng)140m-180nm)。
在使用不同的熒光粉化合物時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)不同的視覺(jué)效果。為了提供一種UV燈，有必要使用能夠?qū)UV射線轉(zhuǎn)化為UV射線的熒光粉混合物。反射層11可以是氧化鋁Al2O3或者任何其它高效反射可見(jiàn)光的材料。在某種意義上要對(duì)該層的粒徑和厚度進(jìn)行選擇以便滿足預(yù)期的強(qiáng)度和反射能力。為了提供對(duì)入射光的漫反射，鏡面表面應(yīng)該是粗糙的，其可以通過(guò)使用粒徑在nm到μm范圍的氧化鋁來(lái)獲得。這種氧化鋁層也可以作為陰極本身的保護(hù)層。在放電是燈絲模式時(shí)，陰極會(huì)局部過(guò)熱，導(dǎo)致電極的局部熔化最終導(dǎo)致燈的損壞。這種影響可以通過(guò)厚保護(hù)層來(lái)減少。當(dāng)下一層，也就是熒光層涂上時(shí)反射層必須設(shè)計(jì)成不能脫落。在水懸浮液成分的情況下使用添加劑的例如丙烯酸共聚物銨鹽和丙烯酸脂就能實(shí)質(zhì)上阻止反射層的脫落。其它反射涂層例如MgO也可以代替氧化鋁用作反射層，其具有增強(qiáng)熒光涂層附著性的顯著優(yōu)點(diǎn)。
在該提出的實(shí)施例中，這些電極是由良好的導(dǎo)體材料如銀或銅制成的直線形伸長(zhǎng)的棒狀導(dǎo)線。電極的直徑d優(yōu)選為大約1mm。也可以使用管狀電極，以減少制造電極所用的材料和重量。平行電極3和4之間的距離A并不嚴(yán)格要求，但是隨著該距離的增加，激勵(lì)電壓的大小也隨著增加。對(duì)于2-5kV的激勵(lì)電壓，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)2mm和5mm的電極距離A是合適的。為了使激勵(lì)電壓不超出3kV的限制，不同類型的相鄰電極3和4之間的距離A不應(yīng)超過(guò)3mm。該電極距離也稱作放電間隙，其值還影響放電容器2內(nèi)放電過(guò)程的一般參數(shù)。
圖3和圖4示出具有不同放電容器電極結(jié)構(gòu)的DBD燈。在放電容器2的內(nèi)部，不同類型的兩個(gè)電極3和4基本上彼此平行設(shè)置，并且平行于放電容器2的主軸6。這些電極被AC電源(未示出)通以電流，以用作陽(yáng)極和陰極。這兩個(gè)電極被引導(dǎo)穿過(guò)放電容器相對(duì)的端部，其在端部的饋通區(qū)域處更方便地將電極固定到放電容器上。與圖1和2不同，在圖3和圖4示出的實(shí)施例中，該兩個(gè)電極與放電容積都被電介質(zhì)層5隔離開(kāi)。與第一實(shí)施例的另一個(gè)不同之處在于該放電容器具有帶有略圓形的角區(qū)域的基本矩形橫截面。這種放電容器配置可以用來(lái)提供更加均勻分布的電場(chǎng)，同時(shí)還可以在放電容器2內(nèi)提供更加均勻的氣體激發(fā)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)增加電極的數(shù)目，可以提高電場(chǎng)的均勻性，并因而提高放電分布的均勻性。在與圖1和圖2相關(guān)的細(xì)節(jié)中再次討論了只有一個(gè)電極涂有發(fā)光層12和在發(fā)光層下涂有反射層11。在該實(shí)施例中，該電極具有一電介質(zhì)層，其覆蓋放電體積中的所有電極表面和放電容器外的部分電極表面。在電介質(zhì)層上使用反射層11并且基本上覆蓋放電容器內(nèi)的電極的所有表面。在反射層11上使用發(fā)光層12并且基本上覆蓋放電容器內(nèi)的電極的所有表面。在示出的實(shí)施例中，反射層11覆蓋的電極表面大于發(fā)光層12覆蓋的電極表面，然而這些覆蓋表面區(qū)域在圖4所示中還可以是相等的。接下來(lái)的實(shí)施例示出具有至少一種類型的一個(gè)電極的不同電極配置。
在圖5和圖6中，示出具有不同類型的四個(gè)電極的DBD燈。在圖5示出的實(shí)施例中，有第一類型的一個(gè)電極3(陽(yáng)極/陰極)和圍繞著該第一類型電極的第二類型的三個(gè)電極4(陰極/陽(yáng)極)。
若第二類型的電極4與第一類型的電極3之間的距離不同，則放電會(huì)在彼此相鄰設(shè)置的不同類型的電極之間產(chǎn)生。若第二類型的這些電極4與第一類型的電極3之間的距離相同，則放電在第一類型的電極3與第二類型的電極4之間隨機(jī)產(chǎn)生，由此在放電容器內(nèi)提供更加均勻的放電分布。為了在所有電極3和4之間產(chǎn)生放電，這些電極的參數(shù)(厚度，長(zhǎng)度，電介質(zhì)隔離)應(yīng)當(dāng)相同還是很重要的。在這種配置中，四個(gè)電極構(gòu)成一組，每次只有一對(duì)有效的電極產(chǎn)生放電。在該實(shí)施例中，所有的電極3和4被電介質(zhì)隔離層5覆蓋，并且第二類型的電極4進(jìn)一步提供了位于放電容器內(nèi)覆蓋電介質(zhì)層5至少一部分的反射層11和如上述已經(jīng)詳細(xì)討論的覆蓋反射層11的至少一部分的發(fā)光層12。在圖6示出的實(shí)施例中，在放電容器2內(nèi)有第一類型的兩個(gè)電極(陽(yáng)極/陰極)和第二類型的兩個(gè)電極(陰極/陽(yáng)極)。在這種配置中，兩個(gè)不同類型的電極構(gòu)成一組(對(duì))電極，只有一個(gè)電極分配給兩種類型中的一個(gè)，從而可以同時(shí)也就是在每個(gè)放電間隔內(nèi)，確立兩個(gè)放電路徑。由于可以同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)放電路徑這樣的事實(shí)，相對(duì)于圖5所示具有相同數(shù)目電極的實(shí)施例，這種配置的亮度加倍了。如果一對(duì)電極之間的距離小于這對(duì)電極之間的距離，則將形成兩個(gè)恒定的放電路徑。然而，如果該四個(gè)電極配置在正方形的四個(gè)拐角點(diǎn)處，如圖6所示，例如一對(duì)電極之間的距離與這對(duì)電極之間的距離相同，則將形成可以產(chǎn)生更加均勻氣體激發(fā)的隨機(jī)放電路徑。在該實(shí)施例中，所有的電極3和4被電介質(zhì)隔離層5覆蓋，兩種類型的電極進(jìn)一步提供了位于放電容器內(nèi)覆蓋電介質(zhì)層5至少一部分的反射層11和如上述已經(jīng)詳細(xì)討論的覆蓋反射層11的至少一部分的發(fā)光層12。
如果在放電容器內(nèi)使用幾組電極的電極陣列，則可以獲得更好亮度的DBD燈。在這樣的位于放電容器內(nèi)的幾組電極陣列中，同時(shí)放電路徑的數(shù)目等于陣列內(nèi)組的數(shù)目。每組包括第一類型的一個(gè)電極(陽(yáng)極/陰極)和第二類型的至少一個(gè)電極(陰極/陽(yáng)極)。若一組電極內(nèi)各個(gè)電極之間的距離不同，則放電發(fā)生在彼此相鄰設(shè)置的不同類型的電極之間。若不同類型的電極之間的距離相同，則放電隨機(jī)發(fā)生在第一類型的電極與第二類型的電極之間，由此在放電容器內(nèi)部提供更加均勻的放電分布。為了在每個(gè)電極之間產(chǎn)生放電，電極的參數(shù)(厚度，長(zhǎng)度，電介質(zhì)隔離)應(yīng)當(dāng)相同還是很重要的。
在圖7和8所示的優(yōu)選實(shí)施例中，電極設(shè)置成六邊形點(diǎn)陣(類似于蜂窩圖案)。優(yōu)選六邊形設(shè)置是，因?yàn)榱呅吸c(diǎn)陣與其它周期點(diǎn)陣?yán)绶叫吸c(diǎn)陣相比具有相對(duì)高的填充密度。這意味著放電容器2的有用容積可以以這種方式進(jìn)行最有效地填充，至少在希望將(∑i(Vi))/Ve比最大化時(shí)，其中Vi是第i個(gè)電極的容積，Ve是放電容器2的容積。
放電容器2內(nèi)的電極3和4的數(shù)目可以根據(jù)燈1的尺寸或期望的功率輸出而變化。例如，七個(gè)，十九個(gè)或三十七個(gè)電極可以形成六邊形塊。
電介質(zhì)阻擋放電(也稱作電介質(zhì)阻礙放電)由第一組互連的電極3和第二組互連的電極4產(chǎn)生。術(shù)語(yǔ)“互連”指的是電極3和4位于共同的電勢(shì)上，即在一組內(nèi)它們彼此相連，如圖9所示。第一類型的電極3其末端彼此相連，并經(jīng)由導(dǎo)體8與AC電源7的一個(gè)端子相連，第二類型的電極4其末端彼此相連，并經(jīng)由導(dǎo)體9與AC電源7的另一個(gè)端子相連。AC電源7連接到電源電壓10上。為了確保對(duì)該兩個(gè)電極組更好的觀察，在附圖中，第二類型的電極4(陰極/陽(yáng)極)為白色，而第一類型的電極3(陽(yáng)極/陰極)為黑色。
在圖7所示的實(shí)施例中，不同類型的兩個(gè)相鄰電極之間的距離大約為3-5mm。該距離也稱作放電間隙，其值還影響放電容器2內(nèi)放電過(guò)程的一般參數(shù)。
如圖7和8所示，第一類型和第二類型的電極3和4都設(shè)置在六邊形點(diǎn)陣的陣點(diǎn)上。在圖7所示的實(shí)施方案中，第二類型的六個(gè)(三個(gè)在拐角點(diǎn)上)電極包圍著第一類型的一個(gè)電極。在這種配置中，不同類型的電極的數(shù)目是不同的。該六角點(diǎn)陣由13個(gè)第一類型的電極和24個(gè)第二類型的電極總共37個(gè)電極形成。這意味著在激發(fā)期間，13個(gè)同時(shí)并且獨(dú)立的放電路徑可以在這些電極之間形成，由此提供更加良好的亮度和高輸出的光強(qiáng)度。
在圖8所示的實(shí)施例中，在一行內(nèi)僅有相同類型的電極，交替類型的電極位于相鄰的行內(nèi)。在這種配置中，不同類型的電極的數(shù)目是類似的。這種六邊形點(diǎn)陣由20個(gè)第一類型的電極和17個(gè)第二類型的電極總共37個(gè)電極形成。這意味著在激發(fā)期間，17個(gè)同時(shí)并且獨(dú)立的放電路徑可以在這些電極之間形成，由此提供更加良好的亮度和更高輸出的光強(qiáng)度。
在圖7和8所示的實(shí)施例中，如上述已經(jīng)詳細(xì)討論的那樣，所有的電極3和4涂覆有電介質(zhì)隔離層5，并且兩種類型的電極進(jìn)一步提供了至少覆蓋放電容器里的電介質(zhì)層5一部分的反射層11和至少覆蓋反射層11的一部分的發(fā)光層12。在這些實(shí)施例中，因?yàn)殡姌O的相對(duì)大的數(shù)量，發(fā)射可見(jiàn)光的整個(gè)表面遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)DBD燈結(jié)構(gòu)。
除電極3和4之外，放電容器2的內(nèi)或外表面15或者放電容器2的內(nèi)和外表面可以涂覆一層發(fā)光材料(未示出)。作為發(fā)光材料，許多化合物和包含熒光粉的混合物可以在上述實(shí)施例中使用。如果附加的外殼設(shè)置在放電容器周圍，發(fā)光層還可以涂覆在外殼的內(nèi)表面。在任何情形下，外殼都優(yōu)選為不透明而僅是半透明的。這樣，放電容器2內(nèi)相對(duì)薄的電極3和4僅僅是可以看得見(jiàn)的，并且燈1還可以提供更加均勻的照明外表面。當(dāng)然，也可以用發(fā)光層覆蓋放電容器或外殼的外表面，但是在這樣的情形中放電容器2必須在UV范圍內(nèi)基本是不吸收的，否則燈將會(huì)具有很低的效率。
在所示的所有這些實(shí)施例中，優(yōu)選的是，從制造的觀點(diǎn)來(lái)看，電介質(zhì)層5的壁厚應(yīng)該基本上是恒定的，并且確保在放電容器2內(nèi)沿電極整個(gè)長(zhǎng)度有著均勻的放電。電介質(zhì)層的厚度必須保持得盡可能得低，可以為大約0.25mm。
最后，必須注意得是，放電容器內(nèi)電場(chǎng)的參數(shù)和電介質(zhì)阻擋層放電的效率還取決于一些其它的因素，例如激發(fā)頻率，激發(fā)信號(hào)形狀，氣壓和成份，等等。這些因素在本領(lǐng)域是公知的，并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分。代替選擇通常產(chǎn)生白光的熒光粉化合物的混合物，也可以將轉(zhuǎn)換熒光粉的VUV到UV應(yīng)用到電極。如果這樣一種熒光粉都涂在電極和燈壁上，我們接受無(wú)汞UV光源。如果UV發(fā)射熒光粉只是設(shè)置在電極上，而在壁上還設(shè)置有白色發(fā)光熒光粉混合物，那么，來(lái)自于電極的UV射線能直接激發(fā)燈壁上的熒光粉，并且可以獲得更加有效的增益，因?yàn)樵诨蛘叱^(guò)260nm波長(zhǎng)的UV比波長(zhǎng)范圍在140-180nm的VUV具有更少的被電極吸收的機(jī)會(huì)。
提出的電極放電容器布置提供具有內(nèi)部多電極結(jié)構(gòu)效率基本上增加的DBD燈。該增長(zhǎng)可以在百分之20到60的范圍內(nèi)，還取決于電極結(jié)構(gòu)的外形和燈的設(shè)計(jì)。在放電容器中可以使用數(shù)量相對(duì)大的電極，用來(lái)在引起放電的均勻分布和DBD燈高亮度時(shí)，提供大量的微型放電。由于位于電極上的發(fā)光和反射層，放電容器內(nèi)的光發(fā)射表面能夠擴(kuò)大，其引起了燈的更高發(fā)光輸出。
本發(fā)明并不限于所示和所公開(kāi)的實(shí)施例，其它的元件、改進(jìn)和改變也應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很明顯許多其它形式的放電容器2或外殼可以應(yīng)用于本發(fā)明的目的，例如，外殼可以具有三角形、方形或六角形的橫截面。因而，這些電極可以設(shè)置成各種類型的點(diǎn)陣，例如方形(立方形)或甚至是非周期點(diǎn)陣，然而，這些實(shí)施例優(yōu)選采用具有基本相同形狀、均勻尺寸的電極的周期性點(diǎn)陣。同時(shí)，電極的材料也可以改變。甚至，反射和發(fā)光層的材料也可以從大組的化合物中選擇。
參數(shù)表1燈2放電容器3(第一類型的)電極4(第二類型的)電極5電介質(zhì)層6主軸7AC電源8導(dǎo)體9導(dǎo)體10主電壓11反射層12發(fā)光層a(電介質(zhì)層的)厚度A(電極之間)厚度d(電極的)直徑
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)阻擋放電燈，包括a)具有主軸(6)的放電容器(2)，該放電容器封閉著充滿放電氣體的放電容積，該放電容器還包括被該主軸橫切的端部；b)至少一個(gè)第一類型的電極(3)和至少一個(gè)第二類型的電極(4)，該一個(gè)類型的電極被通以電流以用作陰極，該另一個(gè)類型的電極被通以電流以用作陽(yáng)極，該電極基本上是直線形伸長(zhǎng)的電極，其縱軸基本上平行于該放電容器的主軸；c)至少一個(gè)電極(3、4)設(shè)置在該放電容積內(nèi)；d)至少一種類型的電極(3、4)被電介質(zhì)層(5)隔離；以及e)位于該放電容器內(nèi)的至少一個(gè)電極(3、4)設(shè)置有外部發(fā)光層(12)。
2.如權(quán)利要求
1所述的燈，其中在放電容積內(nèi)的至少一個(gè)電極(3、4)設(shè)置有發(fā)光層以及還包括在該發(fā)光層(12)下的反射層(11)。
3.如權(quán)利要求
1所述的燈，其中在放電容積內(nèi)的電極(3、4)至少在該電極的端部涂覆有發(fā)光層(12)。
4.如權(quán)利要求
1所述的燈，其中在放電容積內(nèi)的電極(3、4)沿著該電極的整個(gè)長(zhǎng)度涂覆有發(fā)光層(12)。
5.如權(quán)利要求
1所述的燈，其中設(shè)置有發(fā)光層(12)的該電極(3、4)在該發(fā)光層下涂覆有至少部分反射層(11)。
6.如權(quán)利要求
1所述的燈，其中該放電容器(2)包括形成外殼的壁，并且該壁為半透明材料。
7.如權(quán)利要求
1所述的燈，其中該放電容器(2)包括形成外殼的壁，并且該壁為透明材料，并涂覆有發(fā)光層。
8.如權(quán)利要求
1所述的燈，其中該發(fā)光層(12)包括分別提供綠、紅和藍(lán)顏色組分可見(jiàn)光發(fā)射的熒光粉化合物的混合物。
9.如權(quán)利要求
1所述的燈，其中該發(fā)光層(12)包括三熒光粉混合物，具有以適當(dāng)數(shù)量混合的至少一綠、紅和藍(lán)光產(chǎn)生成分以產(chǎn)生預(yù)期色溫的白光。
10.一種電介質(zhì)阻擋放電燈，包括a)具有主軸(6)的放電容器(2)，該放電容器封閉著充滿放電氣體的放電容積，該放電容器還包括被該主軸(6)橫切的端部；b)至少一個(gè)第一類型的電極(3)和至少一個(gè)第二類型的電極(4)，一個(gè)類型的電極被通以電流以用作陰極，另一個(gè)類型的電極被通以電流以用作陽(yáng)極，該電極基本上是直線形伸長(zhǎng)的電極，其縱軸基本上平行于該放電容器的主軸；c)至少一個(gè)電極(3、4)設(shè)置在該放電容積內(nèi)；d)至少一種類型的電極(3、4)被電介質(zhì)層(5)隔離；e)位于該放電容器內(nèi)的至少一個(gè)電極(3、4)設(shè)置有外部發(fā)光層(12)；以及f)在放電容積內(nèi)的至少一個(gè)電極(3、4)設(shè)置有發(fā)光層以及包括在該發(fā)光層(12)下的反射層(11)。
專利摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電介質(zhì)阻擋放電燈(1)，其包括一個(gè)具有主軸(6)的放電容器(2)。該放電容器封閉著一個(gè)充滿放電氣體的放電容積。該放電容器(2)還包括被主軸(6)橫切的端部。至少一個(gè)第一類型的電極(3)和至少一個(gè)第二類型的電極(4)位于該燈內(nèi)。一個(gè)類型的電極被通以電流以作為陰極，另一個(gè)類型的電極被通以電流以作為陽(yáng)極。該電極基本上是直線形伸長(zhǎng)的電極(3、4)，其具有的縱軸基本上平行于放電容器(2)的主軸(6)。至少一個(gè)電極(3、4)設(shè)置在該放電容積中，并且至少一個(gè)類型的電極通過(guò)一介電層(5)與放電容積隔離。至少一個(gè)位于該放電容積中的電極設(shè)置有外部發(fā)光層(12)。此外，至少一個(gè)位于該放電容積中的設(shè)置有發(fā)光層(12)的電極可以在該發(fā)光層下具有反射層(11)。
文檔編號(hào)H01J61/12GK1992146SQ200610064089
公開(kāi)日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年12月14日
發(fā)明者Z·內(nèi)梅思, C·措馬, L·賴奇, L·班庫(kù)蒂 申請(qǐng)人:通用電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan