JP2000500917A - 平型発光器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 誘電体で被覆され、放電容器（１４）の壁上に交互に並置されたストリップ状のカソード（１２，１５）及びアノード（８，９ａ）を備え、隣接するカソード（１２；１２，１５）間にそれぞれ付加的なアノード（９ｂ）を備えている、すなわちカソード（１２；１２，１５）間にそれぞれアノード対（９）が配置されている平型発光器。カソード（１５）はそれぞれ隣接するアノード（８）に対向する鼻状の突出部（２８）を備え、この突出部（２８）は平型発光器（１３）の周辺部（２６，２７）の方向に向かって空間的に次第に高密度で設けられる。それに代わり、又は付加的に、各アノード対（９）の両アノードストリップ（９ａ，９ｂ）は平型発光器（１３）の周辺部（２６，２７）の方向に向かって一側で各パートナーストリップ（９ｂ又は９ａ）の方向に向かって次第に拡幅される。この構成によって、平型発光器（１３）の平面輝度は周辺部（２６，２７，２９，３０）にまで充分一定になる。

Description

【発明の詳細な説明】 平型発光器 技術分野 本発明は請求項１の前文に記載の平型発光器に関する。さらに本発明はこの平 型発光器及び請求項１０の前文に記載の電圧源を備えたシステムに関する。 この明細書において「平型発光器」なる呼称は、光、すなわち可視的な電磁放 射又は紫外放射（ＵＶ）や真空紫外放射（ＶＵＶ）を放射する平型形状の発光器 を意味している。 このような発光源は、放射波のスペクトルに従って、一般照明及び補助照明、 例えば住宅照明や事務室照明、あるいは表示装置、例えばＬＣＤ（液晶ディスプ レイ）の背景照明に適用され、さらには交通照明及び信号照明や、ＵＶ照射、例 えば殺菌又は写真等に適用される。 ここでは誘電体で遮られる放電によって点灯される平型発光器を取り扱うもの とする。 この種の発光器においては、一方の極性の電極又は全ての電極、すなわち各極 性の両電極が誘電体層によって放電から分離される（一側又は両側で誘電体で遮 られる放電、例えば国際特許出願公開第９４／２３４４２号明細書又は欧州特許 第０３６３８３２号明細書参照）。このような電極は以下において「誘電電極」 とも略称される。 従来の技術 放電容器の外壁にストリップ状の電極を配置した平型発光器はドイツ国特許出 願公開第１９５２６２１１号公報により公知である。この発光器は、休止時間に よって互いに分離された一連の有効電力パルスを用いて点灯される。そうするこ とによって、隣接する電極間には、電極が配置されている平面に対して直角な方 向から見て、それぞれ同一態様の多数の三角状（△）の個別放電が生成する。こ れらの個別放電は電極に沿って横並びに整列しており、それぞれアノードの方向 に広がっている。両側を誘電体で遮られている放電の電圧パルスの極性を交互に 変える場合、２つの三角形状パターンの重畳状態が視覚的に見える。個々の放電 パターンの数は特に入力電力の影響を受ける。 等間隔に配置されたストリップに対応して、個別放電は、十分な入力電力を仮 定すれば、発光器の平型放電容器内にほとんど一様に分布している。この構造の 欠点は、平面輝度が周辺部に向かって明らかに低下することである。この原因は 、放電容器の外部では、特に隣接領域からの発光寄与分が周辺部で不足すること にある。 他の欠点は、個別放電が特にアノードとそれに直接隣接する両カソードのうち の一方のみとの間に生成することである。明らかに相互の個別放電とは無関係に アノードストリップの両側に同時には生成されない。 両隣接カソードのどちらから放電がその都度生成されるかということはもはや 予想し得ないことである。平型発光器には結果的に全体として不規則な放電パタ ーンが生じ、従って時間的・空間的に不均一な平面発光密度が生ずる。 しかしながら、均一な平面輝度はこの種の発光器の多くの用途にとって望まし いことである。例えば、ＬＣＤの背景照明にとっては、変調度１５％を超えない 視覚的な均一性が要求される。 発明の概要 本発明の課題は、平面輝度が周辺部にまでほぼ均一である、請求項１の前文に 記載のストリップ状電極を有する平型発光器を提供することである。 この課題は、請求項１に記載の特徴事項によって解決される。他の好ましい実 施態様は従属請求項に記載されている。 以下において、「ストリップ状電極」又は「電極ストリップ」なる概念は、細 長く、長さに比較して非常に薄い、電極として作用し得る構造体であると理解さ れなければならない。しかもその場合、その構造体の稜線は必らずしも互いに平 行でなければならないということはない。特にストリップの長辺に沿う下部構造 も含まれていなければならない。 本発明の基本的発想は、平型発光器に対して中心部から周辺部に向かう輝度の 典型的な低下を適切な電極構造によって改善することにある。このために、電力 密度が平型発光器の周辺部に向かって次第に増大するような電極構造が採用され る。 第１の実施態様においては、複数のストリップ状電極が放電容器の共通の壁上 に並置される（タイプＩ）。そうすることによって、点灯時、ほぼ平面的な放電 パターンが得られる。これの利点は、電極による対向壁への遮りが回避されるこ とである。カソードストリップ間には、従来の単一のアノードストリップの代わ りに、それぞれ２本の平行なアノードストリップすなわち一対のアノードが配置 される。そうすることによって、前述の従来技術では隣接する２本のカソードス トリップのうちの一つからしか、その間に存在する単一のアノードストリップの 方向へ向かう個別放電が生成しないという冒頭に述べた問題が解決される。 タイプＩの平型発光器のための電極構造の本発明による第１の実現の以下の原 理的説明においては、図１の概略図を参照する。詳細をよりよく理解できるよう にするために、電極領域の一部のみが示されている。点灯中、個別放電が平型発 光器の周辺部１〜３に向かって次第に放電容器の他の部分よりも空間的に密に生 成されるようにすることが目的である。この目的を達成するため、カソードスト リップ４は、個別放電の空間的に特定された出発点となるように適切に形成され る。この特定の出発点は隣接するアノード５に対向する鼻状の突出部６によって 実現される。この突出部６は局部的に制限された電界増強作用を呈し、その結果 として、三角形状の個別放電７が専らこの場所で生成する。突出部６は、カソー ド４，４′の短辺の方向に、すなわち電極ストリップ４，５に関して直角な周辺 部１，３の方向に向かって次第に密に配置される。典型的には、周辺部１，３に おいて突出部６の相互間隔は中心部におけるそれの半分にしかすぎない。結局、 平型発光器の隅角部のすぐ近くでは、突出部６の間隔は最終的に約三分の一に減 少される。電極ストリップ４，５に平行な周辺部２のすぐ近く（平型発光器の対 応する第２の対向周辺部は図１の断面図には示されていない）には、単一のアノ ードストリップ５′がそれぞれ配置されている。結局、点灯中、この単一のアノ ードストリップ５′に沿って整列される三角状（△）個別放電の基部は対応する 周辺部２のすぐ近くに隣接する。こうすることによって、この周辺部２の近くの 輝度低下は比較的わずかとなる。さらに、直接隣接するカソードストリップ４′ の、両側の単一アノードストリップ５′に対向する突出部８は、他のカソードス トリップ４におけるよりも全体として密に配置される。いずれにせよ、中心部の 電力密度は最大達成可能な電力密度よりも少ない。結局、この解決策によって、 最大輝度ではなく、平型発光器全体にわたって平均化された輝度を達成すること ができる。 タイプＩの平型発光器のための電極構造の第２の原理的実現は、個別放電の輝 度が、この個別放電を周辺部の近くに置けば置く程、大幅に向上するという点に ある。これは、各アノード対９の両アノードストリップ９ａ，９ｂをこれに対し て直角な方向に走る、平型発光器の周辺部１０，１１の方向に向かって次第に幅 広にすることによって達成される（図２に部分的に示した原理図参照）。幅広の 度合の典型的な値は平型発光器の周辺領域に対して約２倍までであり、また、隅 角部領域に対して約３倍までである。 第１の変形例では、アノードストリップはその長手軸心に対して各アノードパ ートナーストリップ９ｂ又は９ａの方向に向かって非対称に拡幅される。この構 成によれば、隣接カソード１２までの各間隔ｄはアノードストリップ９ａ，９ｂ の拡幅にもかかわらずほぼ一定になる。その結果、点灯中、電極ストリップ９， １２に沿う全ての個別放電（図示せず）のための点弧条件も等しくなる。従って 、電極の全長に沿って個別放電が整列して生成される（十分な入力電力を仮定し て）ことが保証される。 第２の変形例（図示せず）では、アノードストリップは各隣接カソードの方向 に向かって拡幅される。この場合、拡幅は比較的わずかにしか行われない。こう することにより、放電がアノードストリップの大きな幅の箇所にしか生じない、 すなわちこの場合は放電距離の短い箇所にしか生じないということが回避される 。この拡幅は放電距離より明らかに小さく、典型的には放電距離の約十分の一で ある。さらに、両拡幅変形例を組み合わせることもできる。すなわち、拡幅はア ノ ードのパートナーストリップの方向に行っても隣接カソードの方向に行ってもよ い。 拡幅に従って、電流密度の増大、つまりは各個別放電の輝度増大が達せられ、 それによって、輝度分布が周辺部１０，１１にまで一様になる。いずれにせよ、 平型発光器の周辺領域の輝度向上により、その中心領域にはもはや最大輝度は現 れなくなるようにすることができる。第１の解決策に対する利点は、十分な入力 電力を仮定して、放電容器の内部全体にわたって最大空間密度の個別放電を達成 できること、すなわちこの場合個別放電をほぼ直接接するような状態で生成させ ることができることである。 さらに、的確な電極形状の両原理的実現策は互いに組み合わせることも可能で ある（図３ａ参照）。 アノード拡幅の際、カソードは図２に例示されているように必ず突出部を備え ていなければならないということではない。むしろ、アノードストリップを拡幅 する場合、カソードは単純な平行ストリップとして実施することもできる。 平面輝度の周辺部低下を最小限に抑えるために、具体的な個別ケースでは、突 出部の高密度化の経験的最適化及び／又はアノード拡幅が必要である。 他の実施態様では、アノードストリップとカソードストリップが放電容器の互 いに反対側の壁上に配置される（タイプII）。点灯中、放電は一方の壁の電極か ら放電空間を通して他方の壁の電極へ向かって生成する。その場合、各カソード ストリップに２つのアノードストリップが、電極の断面において、カソードスト リップと対応するアノードストリップの見かけの接続がそれぞれ「Ｖ」の形を与 えるように、組み合わされる。このようにして、放電距離を両壁間の間隔よりも 大きくすることができる。図示されているように、この配置によれば、アノード 及びカソードが唯一の共通の壁上に交互に並置される場合よりも高いＵＶ量を達 成することができる。この認識と等価な立場に立てば、この積極的な効果は壁損 失が減少されるためと考えられる。光出射に使われる一次カバープレート上に二 重アノードストリップを配置し、平型発光器の基底板上にカソードストリップを 配置すると好ましい。これの利点は、カバープレートから放射される有効光の遮 りがわずかになることである。というのは、アノードストリップはカソードスト リップより幅狭に構成されているからである。できるだけ少ない周辺輝度低下を 達成するために、カソードストリップは、タイプＩの平型発光器の場合のように 、その短辺側に向かって次第に高密度で配置される突出部を備える。それに対し て付加的に、又は別の形として、タイプＩの平型発光器においてすでに説明した アノードストリップの拡幅を平型ランプの周辺部に向かって実行するのがよい。 図面の説明 次に実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明する。図面において、 図１は、本発明による第１の電極構造の原理を説明するための概略平面図、 図２は、本発明による第２の電極構造の原理を説明するための概略平面図、 図３ａは、本発明による平型発光器の一部分を断面で示した概略平面図、 図３ｂは、図３ａの平型発光器の側面図である。 図３ａ，３ｂは、点灯中白色光を放射する平型蛍光ランプすなわち平型発光器 の平面図及び側面図である。この平型発光器は一般照明用、又は表示装置、例え ばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の背景照明用に用いられる。以下において、図１ 及び２におけると同様の特徴を有する部材は同一符号で示される。 平型発光器１３は、四角形状の基底面を有する放電容器１４と、ストリップ状 の４本の金属カソード１２，１５（−）と、誘電体で被覆されている複数のアノ ード（＋）とを備えている。これらのアノードのうちの３本は細長い二重アノー ド９として構成され、他の２本はストリップ状の個別アノード８として構成され ている。放電容器１４は基底板１８、カバープレート１９、及びフレーム２０を 備えている。基底板１８及びカバープレート１９はそれぞれガラスろう付け部２ １により、放電容器１４の内部２２が直方体形状に構成されるように、フレーム ２０に気密に接続されている。基底板１８は、放電容器１４が周囲の自由周辺部 を形成するようにカバープレート１９よりも大きい。カバープレート１９の内壁 には発光材料混合物が被覆されており（図示されていない）、それは放電によっ て発生されるＵＶ／ＶＵＶ線を目に見える白色光に変換する。変形例（図示せず ）では、カバープレートの内壁のほかに基底板やフレームの内壁も付加的に発 光材料混合物で被覆される。さらに、基底板にはＡｌ₂Ｏ₃又はＴｉＯ₂からなる 光反射層が被覆される。 カバープレート１９の破断部はあくまで図示の便宜上のものであり、そこにア ノード８，９及びカソード１２，１５が部分的に示されている。アノード８，９ 及びカソード１２，１５は基底板１８の内壁上に交互に平行に配置されている。 アノード８，９及びカソード１２，１５はそれぞれその一端を延長されており、 基底板１８上で放電容器１４の内部２２から外部へ向かって両側に、対応するア ノード導体又はカソード導体が基底板１８の互いに反対側に配置されるように導 出されている。基底板１８の周辺部で電極ストリップ８，９，１２，１５がそれ ぞれバス状のカソード通電導体２３又はアノード通電導体２４へと移行する。両 通電導体２３，２４は電圧源（図示せず）に接続するための端子として役立つ。 放電容器１４の内部２２では、アノード８，９はガラス層２５によって完全に被 覆されている（図１，２をも参照）。ガラス層２５の厚さは約２５０μｍである 。 二重アノード９は、すでに図２に詳細に示したように、それぞれ互いに平行な ２本のストリップからなっている。各アノード９の両アノードストリップ９ａ， ９ｂはそれに対して直角な方向に延びる、放電容器１４の周辺部２６，２７の方 向に、かつ、各パートナーストリップ９ｂ，９ａの方向に拡幅されている。パー トナーストリップ９ｂ，９ａは最小幅個所が約０．５ｍｍ、最大幅個所が約１ｍ ｍの幅である。各アノード９の対をなす両ストリップ９ａ，９ｂの対向最大間隔 ｇ_max（図２参照）は約４ｍｍであり、最小間隔ｇ_minは約３ｍｍである。２つの 単一アノードストリップ８はそれぞれ電極ストリップ８，９，１２，１５に平行 な、平型発光器１３の両周辺部２９，３０のすぐ近くに配置されている。 カソードストリップ１２，１５はそれぞれ隣接アノード８，９に対向する鼻状 の突出部２８を備えている。この突出部２８は局部的に制限された電界増強作用 を呈し、従って、三角状の個別放電（図３ａ，３ｂには示されていない。図１参 照）が専らその箇所に生成する。両カソード１５の突出部２８は、電極ストリッ プ８，９，１２，１５に平行な、平型発光器１３の周辺部２９，３０のすぐ近く に隣接しており、しかも周辺部２９，３０に対向する長辺に沿ってカソード１５ の短辺の方向に向かって密度が増大するように配置されている。突出部２８と各 隣接するアノードストリップとの間の間隔ｄ（図２参照）は約６ｍｍである。 導入線兼リード２３，２４を含む電極８，９，１２，１５はそれぞれ共通に関 連するカソード側又はアノード側の導電路相当の構造体として構成される。両構 造体はスクリーン印刷技術によって基底板１８上に直接設けられる。 平型発光器１３の内部２２には封入圧１０ｋＰａのキセノンからなる封入ガス が封入されている。 変形例（図示せず）は、図３ａ，３ｂに示されている平型発光器とは、アノー ドのみならずカソードも放電容器の内部から誘電体層によって分離される（両側 を誘電体で遮られた放電）点において異なっている。 完成されたシステムにおいては、平型発光器１３のアノード８，９及びカソー ド１２，１５は導体２４，２３を介してパルス電圧源（図３ａ，３ｂには図示せ ず）の各極端子に接続される。パルス電圧源は点灯中、休止区間によって互いに 分離された単極性の電圧パルスを供給する。その場合、各カソード１２，１５の 突出部２８と対応する隣接するアノードストリップ８，９との間に形成される多 数の個別放電（図３ａ，３ｂには図示せず）が生成される。 本発明は上述の実施形態によって限定されない。さらに異なる実施形態の特徴 を組み合わせて用いることもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒチュケ、ロタール ドイツ連邦共和国 デー―81737 ミュン ヘン テオドール―アルト―シュトラーセ ６ (72)発明者 イエレビック、シモン ドイツ連邦共和国 デー―84030 エルゴ ルディング アルテ レーゲンスブルガー シュトラーセ 40

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 少なくとも部分的に透明で、封入ガスを封入した非導電性材料からなる 密閉型の平型放電容器（１４）、又はガスが通流する開放型の平型放電容器と、 放電容器（１４）の内壁上に配設されたストリップ状の電極（８，９；１２，１ ５）とを備え、少なくともアノード（８，９）はそれぞれ誘電材料（２５）によ って放電容器（１４）の内部から分離されている平型発光器において、電極（８ ，９；１２，１５）は、放電時の電力密度分布の調整のために、点灯中、平型発 光器（１３）の平面輝度がその周辺部（２６，２７，２９，３０）にまで広く一 定になるように形成されていることを特徴とする平型発光器（１３）。 ２． 電極は、カソード（１５）が隣接アノード（８）に対向する鼻状の突出 部（２８）を有するように形成され、突出部（２８）はカソード（１５）の両短 辺の方向に向かって空間的に高密度になるように配置されていることを特徴とす る請求項１に記載の平型発光器。 ３． 電極は、アノードストリップ（９ａ，９ｂ）が両短辺の方向に向かって 拡幅されるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の平型発光器 。 ４． 請求項２及び３の特徴を備えたことを特徴とする請求項１に記載の平型 発光器。 ５． ストリップ状の電極（８，９；１２，１５）は放電容器（１４）の共通 の内壁上に並んで配置され、隣接するカソードストリップ（１２，１２；１２， １５）間にそれぞれ２本のアノードストリップ（９ａ，９ｂ）すなわちアノード 対（９）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の平型発光器。 ６． 電極は、各アノード対（９）の両アノードストリップ（９ａ，９ｂ）が それぞれの両短辺の方向に向かってかつその長手軸心に関して各パートナースト リップ（９ｂ，９ａ）の方向に向かって非対称に拡幅されるように形成され、そ れにより、隣接カソード（１２，１５）までの間隔（ｄ）がほぼ一定であり、点 灯中、個別放電の輝度が周辺部（２６，２７）に向かって次第に増大することを 特徴とする請求項５に記載の平型発光器。 ７． 電極ストリップ（９，１２；１５，１６）は放電容器（１４）の内壁上 に配置され、少なくともアノードストリップ（９，１６）は誘電体層（２５）に よって完全に被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の平型発光器。 ８． 導入線兼リード（２３，２４）を含む電極（８，９，１２，１５）がそ れぞれ共通のカソード側導電構造体又はアノード側導電構造体の機能的に異なる 部分領域として構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに 記載の平型発光器。 ９． 放電容器の内壁の一部が発光材料又は発光材料混合物を備えていること を特徴とする請求項１に記載の平型発光器。 １０． 平型発光器と、点灯中、休止区間によって互いに分離された電圧パル スを供給するパルス電圧源とを有するシステムにおいて、平型発光器が請求項１ ないし９のうちの一つ又は複数の特徴を備えていることを特徴とするシステム。