專利名稱：帶有介質(zhì)阻塞電極的放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的一種放電燈。
概念“放電燈”在此包括基于氣體放電的電磁輻射源。輻射的光譜不僅能涵蓋可見區(qū)，而且能夠涵蓋紫外線/真空紫外線區(qū)以及紅外線區(qū)。此外還含有不可見輻射轉(zhuǎn)化為可見輻射的熒光層。
這里涉及的是帶有所謂的介質(zhì)阻塞電極的放電燈。這種電極是以薄金屬條的或類似導(dǎo)帶，例如由導(dǎo)電銀制的的層狀結(jié)構(gòu)，形式實現(xiàn)的，其中至少有一部分被安置在放電容器的內(nèi)壁上，例如通過采用像絲網(wǎng)印刷術(shù)或類似的那樣的這些印刷技術(shù)來安置。在放電容器內(nèi)部的對面，這些內(nèi)壁電極的至少一部分是被一個介質(zhì)層完全覆蓋的，這一介質(zhì)層在電燈運轉(zhuǎn)過程中起著關(guān)系到放大起介質(zhì)阻塞作用。
如果只有單一極性的電極-主要是正極-是用這樣介質(zhì)阻塞層覆蓋的那么在優(yōu)先的單極脈沖運轉(zhuǎn)過程中(WO 94/23442)就會產(chǎn)生一種所謂的單面介質(zhì)阻塞放電，這種放電由大量呈三角狀的部分放電組成。相反，如果所有電極，即兩極都是用一個介質(zhì)阻塞層覆蓋的，則既會在單極的，也會在雙極的運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生出一種所謂的雙面介質(zhì)阻塞放電。在例如用交流電壓或者也具有兩極脈沖(WO 94/23442)的雙極運轉(zhuǎn)過程中，每個電極交替地既行使正極的和也行使負(fù)極的職能。
然而，在這種燈上也顯露出，金屬離子從電極擴散到介質(zhì)阻塞層中，而且在其作為介質(zhì)阻塞的功能方面金屬離子的特性可能對于放電不受歡迎地影響著。
此外，在單面介質(zhì)阻塞情況下還出現(xiàn)的問題是，在燈制造過程中，例如在介質(zhì)層的熔入過程中，在熱力并合過程以及諸如此類的過程中，蒸發(fā)未被阻塞的內(nèi)壁電極的金屬，并有可能未受控制地凝結(jié)在燈內(nèi)部。此外，在某些情況下，電板面的導(dǎo)電能力降低。溫度越高(特別是高于400℃)，持續(xù)此高溫的時間越長，所述的問題就越突出。此外，在燈運轉(zhuǎn)過程中，金屬顆粒通過濺射過程從未阻塞電極中析出，并同樣凝結(jié)在放電容器壁上。金屬在放電容器器壁上的凝結(jié)導(dǎo)致燈照明電流的減弱。此外，典型地為條狀的電極的厚度和寬度將影響到它們的電流承載能力，這種狀況尤其會在高脈沖電流情況下變得危急。此外，電極寬度還影響到對介質(zhì)阻塞放電產(chǎn)生直接影響的電極設(shè)置的容量。此外，放電距離可能局部地縮小，這給放電均勻性造成負(fù)面影響。這一點在特別的程度上適用于在實施例中詳述的情形，即給負(fù)極面裝上突出部，呈三角狀的部分放電在這里生成。
在介質(zhì)阻塞層上，以及一般來說也在放電容器內(nèi)壁的其它的部分上，可能是涂上一層其它的功能層的，例如一個由一種熒光物質(zhì)組成的或由熒光混合物組成的層，以及/或者一個或甚至多個對可見輻射(光)和/或紫外線輻射的反射層。反射層必要時正是為了將可見光有針對性地反射到外面，即只反射到燈的某個優(yōu)先方向。然而，多孔的涂層，例如像熒光物質(zhì)層，只在很小的程度上防止了金屬離子從電極面的蒸發(fā)或濺射。此外，無論怎樣，電極面在熔入過程中直到涂上此層之前是完全沒有保護(hù)的。
放電容器的幾何形狀不受任何特殊的限制，常見的例如有管狀的，或者也有扁平的放電容器。后一種此外是適合于作為所謂的扁平燈用于液晶屏幕(LCD)的背景照明。關(guān)于這種燈的技術(shù)細(xì)節(jié)可以參閱例如DE 19718395C1或WO 98/43277。
發(fā)明描述本發(fā)明的任務(wù)就是避免上述缺點，并制備根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的一種放電燈，此放電燈具有在長時間性能方面改善的構(gòu)造，特別也考慮到電極由于擴散引起的變薄和減弱金屬電極對介質(zhì)層的影響。
在具有權(quán)利要求1前序部分特征的放電燈上通過權(quán)利要求1標(biāo)志性部分的特征，解決這一任務(wù)，特別有利的發(fā)展位于從屬權(quán)利要求中。
根據(jù)本發(fā)明，在單面介質(zhì)阻塞情況下，至少內(nèi)壁電極的被一層介質(zhì)阻塞層覆蓋的那個部分是附加地直接用一層阻擋層覆蓋的，即附加的電阻檔層分別是置于內(nèi)壁電極與介質(zhì)阻塞層之間的。換句話說，在這種情況下從放電容器的內(nèi)壁出發(fā)看層的設(shè)置是如下的電極層、阻塞層、介質(zhì)阻塞層。為了避免在開頭部分提到過的金屬顆粒出自電極的蒸發(fā)和濺射，有利的做法是用這樣一個阻擋層也覆蓋介質(zhì)未阻塞的內(nèi)壁電極。
根據(jù)本發(fā)明，在雙面介質(zhì)阻塞的情況下，所有內(nèi)壁電極，即兩極的電極都直接用阻擋層覆蓋。最后通常的介質(zhì)阻塞層緊挨到阻擋層上。
阻擋層應(yīng)該至少分別覆蓋整個的電極，但是必要時也能“整個面積地”涂上“阻擋”的一層，即在后一種情況下，所有的電極，包括電極所有的放電容器壁是用單個相聯(lián)的阻擋層覆蓋的。通過標(biāo)準(zhǔn)程序如噴濺、配劑、軋壓、絲網(wǎng)印刷掩模復(fù)印等等來進(jìn)行典型地首先為膏狀阻擋層的涂敷。
阻擋層由例如玻璃焊劑的一種電介質(zhì)組成，它除了蒸發(fā)和濺射之外也防止電極的金屬離子穿過阻擋層擴散到對介質(zhì)阻塞放電十分重要的介質(zhì)阻塞層中。至少，部分結(jié)晶的或結(jié)晶的玻璃焊劑，所謂的燒結(jié)玻璃陶瓷，特別是鉍硼硅玻璃(Bi-B-Si-O)已證實適用于這一領(lǐng)域。其他合適的結(jié)晶玻璃焊劑例如是鋅鉍硼硅玻璃(Zn-Bi-B-Si-O)，錫鋅磷玻璃(Sn-Zn-P-O)和鋅硼硅玻璃(Zn-B-Si-O)。由于簡潔起見以及為了更好地從概念上界定區(qū)別于為電極介質(zhì)阻塞而設(shè)的介質(zhì)阻塞層，那些作為擴散阻擋層、蒸發(fā)阻擋層和濺射阻擋層發(fā)揮功用的介質(zhì)層也在以下簡稱為(介質(zhì))阻擋層。
當(dāng)這種阻擋層的厚度在數(shù)量級上至少約為1微米時，對于按本發(fā)明的作用已證明是足夠的。阻擋層的厚度典型地在1微米到40微米之間的范圍中，優(yōu)先位于1微米到30微米之間的范圍中，特別優(yōu)先位于5微米到20微米之間的范圍中。在實踐中，典型地為幾個微米，例如6微米的厚度已證明是適合的。不管怎樣，阻擋層的厚度小于阻塞層的厚度。此外主要的是，阻擋層實際是以部分結(jié)晶地呈現(xiàn)。
介質(zhì)阻塞層既可以是條狀地涂于單個的電極上的(對于單面和雙面介質(zhì)阻塞而言)，也可以-在雙面介質(zhì)阻塞放電情況下-通過單個相聯(lián)的阻擋層而“整個面積地”地覆蓋所有內(nèi)壁電極以及放電容器壁的鄰界部分。
對介質(zhì)阻塞層合適厚度的選擇從根本上取決于放電物理的要求，并位于50微米和幾百微米的效量級上，特別在50到200微米之間的范圍中。介質(zhì)層的材料同樣從根本上取決于放電物理的要求，特別取決于所希望具有的介質(zhì)特性，例如介電常數(shù)，電子擊穿強度等等。合適的材料有如鉛硼化硅玻璃(Pb-B-Si-O)。
附圖描述下面將借助于多個實施例進(jìn)一步解釋本發(fā)明。附圖展示了

圖1a一個與發(fā)明一致的、帶有布置在平臺上電極的扁平放電燈的部分剖視的俯視圖之示意圖，圖1b圖1a中扁平燈的一個側(cè)視圖的示意圖；圖1c圖1a中扁平燈沿AA線的局部截面圖。
圖2圖1a中扁平燈一種變型的沿AA線的部分截面圖。
圖1a，1b和1c以示意圖展示一種運行時扁平熒光燈的俯視圖、側(cè)視圖以及沿AA線的局部截面圖。這種熒光燈是作為一種LCD(液晶屏幕)用的背景照明而設(shè)計的。
扁平燈1由一個帶有矩形底面的扁平電容器2，四個條狀金屬負(fù)極3，4(-)和正極(+)組成，其中三個是構(gòu)成為長形雙正極5，兩個是構(gòu)成為單個的條狀正極6。另一方面放電容器2由一個底板7、一個端面板8和一個框架9組成。底板7和端面板8是分別通過玻璃焊接10與框架9如此氣密地連接的，致使放電容器2的內(nèi)部11是構(gòu)成為六方體形狀的。底板7是如此大于端面板8的，使得放電容器2具有周圈空出的邊緣。端面板8的裂口只是為了說明的需要，好讓人看到負(fù)極3、4和正極5、6的一部分。
負(fù)極3、4和正極5、6是交替和平行地安置于底板7的內(nèi)壁上的。正極6、5和負(fù)極3、4在它們的一個末端上是分別拉長的并且是在底板7上從放電容器2的內(nèi)部11中從兩面向外導(dǎo)出的。在底板7的邊緣上，電極條3、4、5、6轉(zhuǎn)變成各一個負(fù)極方面的13或者正極方面14的總線狀的外部供電引線。這兩個外部供電引線13、14用作與電源(未表示)用的接點。
在放電容器2的內(nèi)部11，電極3-6以及鄰界的放電容器壁是被一個起阻擋層作用的，由Bi-B-Si-O組成的燒結(jié)玻璃陶瓷層完全覆蓋的，它的厚度大約為6微米。阻塞層61在其這方面是被一個由Pb-B-Si-O組成的介質(zhì)阻塞層62完全覆蓋的，在電極上的阻塞層的厚度大約為250微米。因此這里涉及的是一種雙面介質(zhì)阻塞。電阻層61阻塞金屬離子從電板3-6擴散到介質(zhì)阻塞層62中。在介質(zhì)阻塞層62上涂了一層由TiO2組成的反射層63，其厚度約為4微米。在反射層63本身上以及在端面板8的內(nèi)壁上涂了一層熒光混合物層64(在圖1a中為了清楚起見沒有畫出這些層，但請參閱圖1c)，這熒光混合物一層將由放電產(chǎn)生的紫外線/真空紫外線輻射轉(zhuǎn)變成可見白色光。這里涉及的是一種帶有藍(lán)色組分BAM(BaMgAl10O17Eu2+)，綠色組分LAP(LaPO4[Tb3+，Ce3+])和紅色組分YOB([Y，Gd]BO3Eu3+)的三帶發(fā)光物質(zhì)。發(fā)光混合物層63的厚度約為30微米。
在一種變體中沒有說明，在TiO2層和熒光物資層之間設(shè)置了一個其它的Al2O3組成的反射層。以此方式改善反射效果。Al2O3層的厚度約為5微米。
包括絕緣套管的電極3-6和外部供電引線13、14分別構(gòu)成了相聯(lián)的負(fù)極方面的或正極方面的類似導(dǎo)帶的層狀結(jié)構(gòu)。這兩種層狀結(jié)構(gòu)以及緊隨其后的其它功能層-阻擋層61、介質(zhì)阻塞層62、反射層63以及熒光物質(zhì)層64是通過絲網(wǎng)印刷術(shù)按規(guī)定的次序直接涂在底板7上的，或者只要適合是涂在端面板8上。
61-64層被涂好以后，底板7和框架9以及框架9又與端面板8分別通過玻璃焊劑10融合成完整的扁平燈1。熱力并合過程比方說在一個真空爐中進(jìn)行。在放電容器的各組成部分熔合之前，扁平燈1的內(nèi)部11在10KPa的充填壓力下被充滿氙氣。
每個正極對5的兩個正極條5a、5b在垂直于電極條3-6面向扁平燈1的兩邊緣15、16的方向上是變寬的，并且也就是非對稱地，而且只面向各自的配條5b和5a的方向。每個正極對5的兩個正極條的相互最大距離約為4毫米，最短距離約為3毫米。兩個單獨的正極條6分別是緊靠扁平燈1的兩個與電極條3-6平行的邊緣布置的。
負(fù)極3；4呈現(xiàn)出鼻狀的、各自面向毗鄰的正極條5；6的半圓形突出部19。它們對電場的局部有限增強產(chǎn)生影響，并且因此在按WO94/23442的單極脈沖運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的三角狀部分放電(在圖1a中沒有說明)只在這些地方燃起。突出部19和各自直接毗鄰的正極條之間的距離大約為6毫米。半圓形突出部19的半徑約為2毫米。由于電極的構(gòu)成在這里只要次要的，故這方面的有關(guān)細(xì)節(jié)可參閱DE 19636965A1或DE 19711 892A1。
圖2展示了圖1中扁平燈沿AA線的一種變型的部分截面圖。同樣的特征配以同樣的標(biāo)記。與圖1C中的說明不同的是這里涉及一個單面的介質(zhì)阻塞，即只要正極(5a，5b)分別是被一個由鉛硼硅玻璃組成的250微米厚的介質(zhì)阻塞層62′覆蓋的。甚至在這一實施例中所有的電極，即甚至負(fù)極3、4同樣是被一個由Bi-B-Si-O組成的6微米厚的電阻層61直接覆蓋的。這樣，介質(zhì)阻塞層62′是安置在阻擋層61的上方的，并且此外是只安置于正極(5a，5b)的范圍內(nèi)的。在介質(zhì)阻塞層62′的熔入過程中以后此后在燈運轉(zhuǎn)的過程中，阻擋層61保護(hù)未配備介質(zhì)阻塞層62′的負(fù)極以防止蒸發(fā)。直接在介質(zhì)阻塞層62′(正極)上或阻擋層61(負(fù)極和電極之間鄰界的內(nèi)壁)上安置了一個厚約150微米的熒光混合物層64。這個相對厚的熒光混合物層同樣發(fā)揮紫外線反射層的作用。因此，在這個簡單的變型中放棄了一個分離的反射層。在端面板8的內(nèi)壁上，熒光混合物層卻反而薄一些，以便可見光能夠穿透它。
在純紫外線輻射器上取消底板和端面板上的熒光層。然而，在這種情況下，由于效率的緣故卻不能放棄底板上的一個或多個紫外線反射層。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可以想像更多的附加層和層的設(shè)置，而不會失去本發(fā)明的良好效果。在這里重要的僅僅是防止電極金屬離子擴散到上面的層中以及特別是擴散到對介質(zhì)阻塞放電十分關(guān)鍵的介質(zhì)阻塞層的阻擋層是直接布置于電極上的。
在這里要再次指出，在圖1c和圖2中以圖表過度示意地說明的那些層并不一定要擴展到底板整個面積。重要的只是，至少各自相關(guān)的或者必要時每個電極是被相應(yīng)的層完全覆蓋的。
此外，各個單獨的層并不一定要是像在圖1c和圖2中簡化說明的完全平坦的。與之相反，在實踐中，各個單獨的層，特別是那些非常薄的層，其本身可以是凹凸不平的。當(dāng)一個或幾個層比電極薄，而這個(些)層因此還能識別地描繪帶有電極的底板的表面形狀時，這一點就變得尤為突出。
在另一個實施例(沒有說明)中涉及到一種管狀孔徑燈。除去放電容器開關(guān)不同這一點之外，它相對于圖1中的扁平燈的主要區(qū)別在于根據(jù)改變的容器形狀而調(diào)整的生產(chǎn)方法。特別的是在這里熒光物質(zhì)不再通過印刷技術(shù)而是例如采用灌漿充填到內(nèi)壁上或到事先安置于其上的其他功能層上的方法進(jìn)行涂層。原則上的次序以及各功能層的功能，特別是限制電極金屬離子擴散入介質(zhì)阻塞層的阻擋層的按本發(fā)明的效果均與圖1中的相符。
權(quán)利要求
1．適用于通過介質(zhì)阻塞放電作業(yè)的放電燈(1)，帶有·一個放電容器(2)；·金屬電極(3-6)，這里至少有電極(3-6)的一部分是安置在放電容器(2)的內(nèi)壁上的；·至少一個介質(zhì)層(62；62′)，它覆蓋了的內(nèi)壁電極(3-6)的至少一部分和可選擇性的另外的在放電容器(2)相對應(yīng)的內(nèi)壁，并對有關(guān)的內(nèi)壁電極(3-6)發(fā)揮介質(zhì)阻塞作用，其特征在于，內(nèi)壁電極(3-6；5a，5b)至少被一個介質(zhì)阻塞層(62；62′)覆蓋的那一部分是附加地直接被一個介質(zhì)阻擋層(61)覆蓋的，即阻擋層(61)是分別安置于相關(guān)的內(nèi)壁電極(3-6；5a，5b)和介質(zhì)阻塞層(62；62′)之間的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的放電燈，其中，阻擋層(61)由一種結(jié)晶的玻璃焊劑(燒結(jié)玻璃陶瓷)或部分結(jié)晶的玻璃焊劑組成。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的放電燈，其中，燒結(jié)玻璃陶瓷(61)由Bi-B-Si-O組成。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的放電燈，其中，部分結(jié)晶的玻璃焊劑(61)由Bi-Zn-B-O或由Sn-Zn-P-O組成。
5．根據(jù)前述權(quán)利要求之一的放電燈，其中，阻擋層(61)的厚度在數(shù)量級上為約1微米或更多。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的放電燈，其中，阻擋層(61)的厚度在1微米到40微米之間的范圍中，優(yōu)先在1微米到30微米之間的范圍中，特別優(yōu)先位于5微米到20微米之間的范圍中。
7．根據(jù)權(quán)利要求5或6的放電燈，其中，阻擋層(61)的厚度小于阻塞層(62；62′)的厚度。
8．根據(jù)前述權(quán)利要求之一的放電燈，其中，介質(zhì)阻塞層(62；62′)由Pb-B-Si-O組成。
9．根據(jù)前述權(quán)利要求之一的放電燈，其中，電極上的介質(zhì)阻塞層(62；62′)的厚度約為50微米或更多，特別落位于50到200微米之間的范圍中。
全文摘要
適用于通過介質(zhì)阻塞放電作業(yè)的帶有置于放電容器器壁上的金屬電極的放電燈,具有至少一個介質(zhì)阻塞層,該層覆蓋電極的至少一部分。根據(jù)本發(fā)明,電極是附加地被一個阻擋層,特別是由燒結(jié)玻璃陶瓷組成的阻擋層直接覆蓋的,即阻擋層必要時是分別置于電極和介質(zhì)阻塞層之間的。由此可以防止金屬離子由電極擴散入介質(zhì)阻塞層中和對其特性造成所不希望的影響。此外這樣還可以避免電燈運轉(zhuǎn)過程中電極面的蒸發(fā)和濺射。
文檔編號H01J65/00GK1286799SQ99801653
公開日2001年3月7日 申請日期1999年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月22日
發(fā)明者M·塞波爾德, M·伊爾默, A·埃伯哈德特 申請人:電燈專利信托有限公司