專利名稱：發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配備介質(zhì)阻擋放電燈的發(fā)光裝置，所述放電燈包括密封放電空間并包含填充物的氣密性放電容器；第一主電極和第二主電極；位于第一主電極與放電空間之間的介質(zhì)板層(dielectricsheet)；與主電極耦接且用于點亮和控制介質(zhì)阻擋放電燈的電路裝置，該電路裝置包括用于產(chǎn)生存在于兩個主電極之間的工作電壓的第一電路部分。
本發(fā)明還涉及介質(zhì)阻擋放電燈。
EP-0521553B1披露了一種如開篇中所述的發(fā)光裝置。在該已知的發(fā)光裝置工作期間存在于放電空間中的介質(zhì)阻擋放電非常適于產(chǎn)生激發(fā)物或臭氧。填充物典型地包含一種或多種惰性氣體、金屬鹵化物或金屬蒸氣、和微量的用于產(chǎn)生激發(fā)物的其它氣體或氧或空氣與用于產(chǎn)生臭氧的其它氣體的混合物。通過在第一和第二主電極之間施加高電壓來維持放電。由于通過電荷在介質(zhì)板層上積累來建立電場，覆蓋第一主電極的介質(zhì)板層用于使放電在電極區(qū)域上分布和在早期使放電中斷。所述電場抵消存在于兩個主電極之間的電場。因放電的早期中斷，介質(zhì)阻擋放電燈(進一步也可稱為燈)必須利用高頻AC工作電壓來工作，并且放電還遠不平衡。該后一放電性能連同適當?shù)奶畛湮镆黄鹂捎行У禺a(chǎn)生激發(fā)物。激發(fā)物是UV輻射源。該UV輻射源例如可用于光化學處理。介質(zhì)阻擋放電還常常用于產(chǎn)生臭氧。另一方面，利用適當?shù)陌l(fā)光材料，該UV輻射可轉(zhuǎn)換為可見光輻射。可是，該已知發(fā)光裝置的缺點是需要非常高的幅值的工作電壓，以在工作電壓各半周期起始時重新點亮介質(zhì)阻擋放電燈。事實上，這種工作電壓的高幅值引發(fā)用于控制燈的電路裝置必須滿足這樣的范圍的要求，從而使其成為對發(fā)光裝置更廣泛應用的主要障礙。
本發(fā)明的目的在于提供一種包括介質(zhì)阻擋放電燈和用于控制燈的電路裝置的發(fā)光裝置，其中可利用具有相對低的幅值的工作電壓來控制燈。
因此，按照本發(fā)明，如開篇中所述的發(fā)光裝置的特征在于，介質(zhì)阻擋放電燈還包括輔助電極裝置，和電路裝置還包括與輔助電極裝置耦接且用于在放電空間中產(chǎn)生輔助放電的第二電路部分。
這樣構(gòu)成輔助電極裝置，以便僅需要第二電路部分對其施加具有相對低幅值的輔助電壓來產(chǎn)生輔助放電。輔助放電產(chǎn)生自由電子和其它帶電粒子。因存在這些自由電子和其它帶電粒子，因而通過在兩個主電極之間施加具有相對低幅值的工作電壓，就可在它們之間形成放電。換言之，利用僅具有相對低的幅值的工作電壓，便可控制介質(zhì)阻擋放電燈。
輔助電極裝置可包括n個電極本體，n大于或等于2。在這種情況下，第二電路部分可包括用于產(chǎn)生存在于相鄰電極本體之間的n-1個輔助電壓和在工作期間使放電存在于相鄰電極本體之間的裝置。最好，所有這些n-1個輔助電壓具有相同的幅值，以便第二電路部分僅需要產(chǎn)生一個電壓，該電壓施加于相鄰電極本體的n-1對的各對上。
作為選擇，輔助電極裝置可包括n個電極本體，同時第二電路部分包括用于產(chǎn)生n個輔助電壓的裝置，在點亮期間該輔助電壓存在于電極本體與周圍的放電空間之間。在工作期間，這些電壓產(chǎn)生被稱為電暈放電的放電。最好，所有這些n個輔助電壓具有相同的幅值，以便第二電路部分僅需要產(chǎn)生一個電壓，該電壓施加于n個電極本體的每一個上。在這種情況下，電極本體的數(shù)量n等于1。其中一個或多個電暈放電用作輔助放電的實施例的重要優(yōu)點是第一和第二電路部分可形成為一體。
電極本體可安裝在介質(zhì)板層中或其上。
按照本發(fā)明的發(fā)光裝置的實施例已獲得很好的結(jié)果，其中電極本體均勻地分布于介質(zhì)板層上。在穩(wěn)態(tài)工作期間，由電極本體維持的輔助放電還均勻地分布于介質(zhì)板層上。結(jié)果，主放電的均勻性保持原樣不變。
更特別的是，在輔助放電由電暈放電構(gòu)成的情況下，電極本體可從介質(zhì)板層突出到放電空間中。
作為選擇，利用介質(zhì)板層電極本體可與放電空間分開。在這種情況下，電極本體不與填充物接觸。根據(jù)填充物和用于構(gòu)成電極本體的材料的屬性，該結(jié)構(gòu)可防止電極本體退化或填充物成分改變。
在按照本發(fā)明的發(fā)光裝置的優(yōu)選實施例中，主電極之一包括n個電極分段部分，和由電極分段部分形成輔助電極裝置的電極本體。在該優(yōu)選實施例中，主電極和輔助電極都由相同量的電極材料形成。在n=1的情況下，僅有一個電極本體包括在輔助電極裝置中，該電極本體由主電極中的一個形成。
作為選擇，主電極之一可包括n個電極分段部分，同時各電極本體與所述電極分段部分分離，各電極本體與電極分段部分電連接。主電極和輔助電極的這種結(jié)構(gòu)允許通過電極分段部分施加輔助電壓，以便電連接可相對簡單。在這種結(jié)構(gòu)中，可選擇n等于1，換言之，介質(zhì)阻擋放電燈可僅包括在輔助電極裝置中的一個電極本體，同時該電極本體與僅由一個分段部分構(gòu)成的主電極連接。
在按照本發(fā)明的發(fā)光裝置的另一個優(yōu)選實施例中，第二電路部分包括選擇裝置，用于選擇電極本體的數(shù)量和使輔助電壓僅耦接到所選電極本體。在該實施例的工作期間，輔助放電僅存在于所選電極本體附近。因此，在兩個主電極之間的主放電還僅建立在所選電極本體的附近。這樣，通過確定兩個主電極之間的放電尺寸，該選擇裝置可用于控制燈的光輸出。作為選擇，通過用不同發(fā)光材料涂敷放電容器壁的不同部分和在放電容器的所述不同部分中的兩個主電極之間順序建立放電，該選擇裝置可用于改變顏色。選擇裝置的第三種可能的應用是交替選擇所有電極本體和不選擇它們中的任何一個，以便在燈中兩個主電極之間交替存在具有最大尺寸的放電和無放電。該后一種可能使發(fā)光裝置非常適合用作例如閃光燈或汽車中的制動燈。
已發(fā)現(xiàn)，通過用包括其二次電極發(fā)射系數(shù)高于或等于0.1的材料的層覆蓋介質(zhì)板層，還可改善按照本發(fā)明的發(fā)光裝置中的燈的點亮行為。該層例如可由熒光層形成，該熒光層包括涂有高二次電極發(fā)射系數(shù)的材料的發(fā)光材料顆粒。
同樣地，在未用介質(zhì)材料覆蓋第二主電極的實施例中，通過用包括其二次電極發(fā)射系數(shù)高于或等于0.1的材料的層覆蓋第二主電極，還可改善點亮行為。在所述一層或多層包括一個或多個下列化合物MgO、SiO2、Y2O3、La2O3、CeO2、SrO、CaO、MgF、LiF、CaF2的情況下，可獲得非常好的結(jié)果。
按照本發(fā)明的用于發(fā)光裝置中的介質(zhì)阻擋放電燈的優(yōu)選實施例包括-由玻璃形成且具有球形端部的管狀放電容器，該放電容器密封放電空間并包含填充物；-包括覆蓋放電容器外表面的導電層的第一主電極；-包括金屬導線的第二主電極，該金屬導線在球形端部之一穿入放電容器并延伸到第二球形端部，其中金屬導線的直徑小于1mm，最好小于0.5mm。在該優(yōu)選實施例中，放電容器的玻璃壁形成介質(zhì)板層。因金屬導線的相對小的直徑，所以僅需要相對小的幅值的電壓在導線與周圍填充物之間產(chǎn)生電暈放電。
將利用附圖來描述本發(fā)明的實施例。
附圖中，
圖1-4示意性表示按照本發(fā)明的發(fā)光裝置的實施例。
圖1中，6是密封包含填充物的放電空間3的扁平氣密性放電容器。4a和4b是位于放電容器外的第一和第二主電極。5a和5b是覆蓋放電容器內(nèi)表面的介質(zhì)板層，因其外表面用主電極覆蓋，因此介質(zhì)板層5a和5b位于主電極與放電空間之間。第一主電極4a包括多個分段部分(segments)。在本實施例中，第一主電極的各分段部分形成電極本體，所有電極本體共同構(gòu)成輔助電極裝置1。第一主電極連接到用于產(chǎn)生工作電壓的電路部分Ⅰ的第一輸出端。第二主電極連接到電路部分Ⅰ的第二輸出端。電路部分Ⅱ是用于在放電空間中產(chǎn)生輔助放電的第二電路部分。第一主電極的各分段部分交替地連接到電路部分Ⅱ的第一輸出端和電路部分Ⅱ的第二輸出端。
圖1所示實施例的工作如下所述。
在實施例已被接通開關(guān)之后，電路部分Ⅰ產(chǎn)生存在于兩個主電極之間的工作電壓。同時，電路部分Ⅱ產(chǎn)生存在于各第一主電極分段部分與其相鄰的分段部分之間的輔助電壓。由于相鄰分段部分相對近地靠在一起，因而一旦施加輔助電壓，輔助電壓便立即在相鄰分段部分的各對之間產(chǎn)生放電，這些放電一起形成輔助放電2，輔助放電2產(chǎn)生自由電子和其它帶電粒子。因存在這些自由電子和帶電粒子，因而工作電壓可以可靠地使燈點亮，換言之，在這兩個主電極之間形成放電。在利用工作電壓在這兩個主電極之間建立放電的第一時間之后，利用通過工作電壓產(chǎn)生的高頻交流電流，在穩(wěn)態(tài)工作期間控制燈。在高頻電流的每一半周期的起始，燈都需要重新點亮。為此，在穩(wěn)定工作期間利用電路部分Ⅱ不斷地維持輔助放電。因通過輔助放電產(chǎn)生的自由電子和其它帶電粒子，利用具有相對低的幅值的工作電壓便可使燈非常可靠地重新點亮。
在圖2、3和4所示的實施列中，與圖1所示實施的部分相同的燈和電路部分用與圖1相同的參考標號表示。在圖2所示實施例與圖1所示實施例之間的重要差別在于輔助電極裝置1包括與第一主電極分離的多個電極本體，換言之，輔助電極裝置1不是由第一主電極的分段部分形成的。這些電極本體被位于第一主電極與放電空間之間的介質(zhì)板層5a完全包圍。相對大地選擇電極本體的數(shù)量，并將它們均勻地分布在介質(zhì)板層上，以便不使放電的均勻性劣化。電極本體交替地連接到電路部分Ⅱ的第一和第二輸出端。通過第一主電極并與其隔離地進行這些連接。圖2所示實施例的工作非常類似于圖1所示實施例的工作，因而不再分別進行描述。
在圖3所示的實施例中，第一主電極被分段，各分段部分與電極本體電和機械連接。各電極本體通過放電容器壁和介質(zhì)板層5a突入放電空間中。分段部分并因此還有電極主體均勻地分布在被第一電極覆蓋的放電容器壁表面上。第一主電極連接到用于產(chǎn)生工作電壓和用于產(chǎn)生輔助電壓的電路部分Ⅰ+Ⅱ的第一輸出端。第二主電極連接到電路部分Ⅰ+Ⅱ的第二輸出端。
圖3所示實施例的工作如下所述。
在實施例已被接通開關(guān)之后，電路部分Ⅰ+Ⅱ產(chǎn)生存在于兩個主電極之間的工作電壓。同時，在第一主電極的電極分段部分的電壓(并因此還存在于電極本體1的輔助電壓)維持在相對于放電容器中填充物電位的這樣的電平，即在電極本體1與放電空間中周圍的填充物之間建立電暈放電。這些電暈放電產(chǎn)生有助于燈點亮的電荷載流子。在燈點亮第一時間之后，利用由該工作電壓產(chǎn)生的高頻AC電流控制燈。在高頻電流的每一半周期的起始，燈都需要重新點亮。為此，在穩(wěn)定工作期間利用電路部分Ⅰ+Ⅱ不斷地維持輔助放電。因通過輔助放電產(chǎn)生的自由電子和其它帶電粒子，利用具有相對低的幅值的工作電壓便可使燈非常可靠地重新點亮。
在圖4所示的實施例中，放電容器的形狀不是扁平的，而是具有球形端部的管形。放電容器由玻璃形成。用形成第一主電極的導電層覆蓋壁的外表面。放電容器的玻璃壁起介質(zhì)板層的作用。第二主電極由細的直金屬導線構(gòu)成，在球形端部之一穿過放電空間的壁并沿放電容器的軸延伸到第二球形端部。在本實施例中，第二主電極還形成輔助電極裝置。放電容器包含填充物。第一主電極連接到用于產(chǎn)生工作電壓和用于產(chǎn)生輔助電壓的電路部分Ⅰ+Ⅱ的第一輸出端。第二主電極連接到電路部分Ⅰ+Ⅱ的第二輸出端。
圖4所示實施例的工作如下所述。
在實施例已被接通開關(guān)之后，電路部分Ⅰ+Ⅱ產(chǎn)生存在于兩個主電極之間的工作電壓。同時，第二主電極的電壓維持在相對于放電容器中填充物電位的這樣的電平，即在放電空間中在電極本體1(由第二主電極形成)與周圍的填充物之間建立電暈放電。該電暈放電產(chǎn)生有助于利用燈工作電壓使燈點亮的電荷載流子。在燈被點亮之后，利用由該工作電壓產(chǎn)生的高頻AC電流控制燈。還有在這種情況下，在穩(wěn)態(tài)工作期間應維持輔助放電，以在高頻電流的每一半周期的起始確保可靠地重新點亮。
在按照圖2所示類型的本發(fā)明的發(fā)光裝置的第一實例中，由硼硅酸鹽玻璃形成放電容器。主電極由ca.100nm厚的銦錫氧化物形成。該電極的長度和寬度都為40mm，電極距離為5mm。填充物由300毫巴的氙構(gòu)成。輔助電極裝置的電極本體由寬度為200微米和厚度為100毫微米的多條銦錫氧化物帶形成。將這些帶施加在放電容器內(nèi)表面上的其外表面覆蓋有主電極之一的放電容器的整個區(qū)域上。相鄰帶之間的距離為100微米。用厚度為10微米的玻璃料覆蓋電極本體。該玻璃料起介質(zhì)板層作用并具有約為10的介電常數(shù)。在該玻璃料的上面是厚度為幾微米的發(fā)光層。發(fā)光層由涂有MgO的發(fā)光顆粒構(gòu)成。維持兩相鄰電極本體之間的輔助放電所需要的輔助電壓約為300V。在沒有輔助放電的情況下，點亮電壓的幅值約為6500V。輔助放電使點亮電壓的幅值減小到約為4500V。并且還發(fā)現(xiàn)主放電分布均勻和可靠。
在按照本發(fā)明的發(fā)光裝置的第二實例中，介質(zhì)阻擋層放電燈與用于第一實例的結(jié)構(gòu)的不同之處僅在于輔助電極裝置的構(gòu)成不同。沒有銦錫氧化物帶，而是細金屬導線(0.5mm厚的不銹鋼)穿入放電容器中并電連接到主電極之一。倘若金屬導線維持在低于填充物電位的1500V，那么在金屬導線與周圍的填充物之間建立電暈放電。利用該電暈放電，燈的點亮電壓從約6500V減小到約為5200V。此外，在第二實例中，還發(fā)現(xiàn)點亮非?？煽亢蜎]有延遲。
在按照本發(fā)明的發(fā)光裝置的第三實例中，介質(zhì)阻擋放電燈是圖4所示類型的燈。放電容器的直徑為20mm，并由硼硅酸鹽玻璃形成放電容器。填充物是300毫巴的氙。第一電極由厚度約為100nm的銦錫氧化物的涂層形成，并且在放電容器的整個外表面上延伸。硼硅酸鹽玻璃起介質(zhì)板層的作用。第二主電極由直徑為0.5mm的不銹鋼導線形成。如第二實例中那樣，需要維持不銹鋼導線的電壓為低于填充物電位的1500V，以建立在該導線與周圍的填充物之間的電暈放電。該電暈放電將點亮電壓從約6500V減小到約為3000V。對于該第三實例，發(fā)現(xiàn)點亮可靠和均勻。
在所有的三個實例中，選擇工作電壓的頻率在1kHz-50kHz的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．配備介質(zhì)阻擋放電燈的發(fā)光裝置，所述放電燈包括密封放電空間并包含填充物的氣密性放電容器；第一主電極和第二主電極；位于第一主電極與放電空間之間的介質(zhì)板層；與主電極耦接且用于點亮和控制介質(zhì)阻擋放電燈的電路裝置，該電路裝置包括用于產(chǎn)生存在于兩個主電極之間的工作電壓的第一電路部分，其特征在于，介質(zhì)阻擋放電燈還包括輔助電極裝置，和電路裝置還包括與輔助電極裝置耦接且用于在放電空間中產(chǎn)生輔助放電的第二電路部分。
2．如權(quán)利要求1的發(fā)光裝置，其中輔助電極裝置包括n個電極本體，n大于或等于2，和第二電路部分包括用于產(chǎn)生存在于相鄰電極本體之間的n-1個輔助電壓和在工作期間使放電存在于相鄰電極本體之間的裝置。
3．如權(quán)利要求1的發(fā)光裝置，其中輔助電極裝置包括n個電極本體，第二電路部分包括用于產(chǎn)生存在于電極本體與周圍的放電空間之間的輔助電壓和在發(fā)光裝置工作期間使電暈放電發(fā)生于電極本體與周圍的放電空間之間的裝置。
4．如權(quán)利要求2或3的發(fā)光裝置，其中電極本體被安裝在介質(zhì)板層中或其上。
5．如權(quán)利要求4的發(fā)光裝置，其中電極本體均勻地分布于介質(zhì)板層上。
6．如權(quán)利要求4的發(fā)光裝置，其中電極本體從介質(zhì)板層突出到放電空間中。
7．如權(quán)利要求4的發(fā)光裝置，其中電極本體利用介質(zhì)板層與放電空間隔離。
8．如權(quán)利要求2的發(fā)光裝置，其中主電極之一包括電極分段部分，和由電極分段部分形成電極本體。
9．如權(quán)利要求3的發(fā)光裝置，其中主電極之一包括n個電極分段部分，和各電極本體與電極分段部分電連接。
10．如權(quán)利要求9的發(fā)光裝置，其中n=1。
11．如權(quán)利要求2或3的發(fā)光裝置，其中第二電路部分包括選擇裝置，用于選擇電極本體的數(shù)量和使輔助電壓僅耦接到所選電極本體。
12．如權(quán)利要求1的發(fā)光裝置，其中介質(zhì)板層覆蓋有包括其二次電極發(fā)射系數(shù)高于或等于0.1的材料的層。
13．如權(quán)利要求12的發(fā)光裝置，其中所述層包括一個或多個下列化合物MgO、SiO2、Y2O3、La2O3、CeO2、SrO、CaO、MgF、LiF、CaF2。
14．如權(quán)利要求1的發(fā)光裝置，其中第二主電極覆蓋有包括其二次電極發(fā)射系數(shù)高于或等于0.1的材料的層。
15．如權(quán)利要求15的發(fā)光裝置，其中所述層包括一個或多個下列化合物MgO、SiO2、Y2O3、La2O3、CeO2、SrO、CaO、MgF、LiF、CaF2。
16．用于如權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置中的介質(zhì)阻擋放電燈，包括-由玻璃形成且具有球形端部的管狀放電容器，該放電容器密封放電空間并包含填充物；-包括覆蓋放電容器外表面的導電層的第一主電極；-包括金屬導線的第二主電極，該金屬導線在球形端部之一穿入放電容器并延伸到第二球形端部，其中金屬導線的直徑小于1mm，最好小于0.5mm。
全文摘要
在介質(zhì)阻擋放電燈中,產(chǎn)生輔助放電(2),以有助于使燈點亮。
文檔編號H01J65/00GK1310857SQ00800984
公開日2001年8月29日 申請日期2000年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月25日
發(fā)明者J·迪爾舍爾, M·克萊恩, R·P·肖爾 申請人:皇家菲利浦電子有限公司