Verfahren zum Herstellen einer Entladungslampe für dielektrisch behinderte Entladungen

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für dielektrisch behinderte Entladungslampen oder sog. "stille" Entladungslampen, also Entladungslampen, bei denen zumindest ein Teil der Elektroden durch eine dielektrische Schicht von einem Entladungsmedium in einem Entladungsraum der Entladungslampe getrennt sind. Im Gleichstrombetriebsfall handelt es sich bei den die- lektrisch beschichteten Elektroden mindestens um die Anoden. Als Entladungsmedium kommen Edelgasmischungen oder auch Edelgashalogenidmischungen in Betracht.

Stand der Technik

Bei diesen Lampen werden im Stand der Technik i. d. R. Glasgefäße als Entladungsgefäße eingesetzt, wobei aller- dings auch andere Materialien geeignet wären, solange zumindest ein Teil des Entladungsgefäßes für die erzeugte Nutzstrahlung transparent ist. Es ist ferner bekannt, an den Entladungsgefäßwänden Pulverschichten anzubringen, die bestimmte Funktionen erfüllen. Dies betrifft insbe- sondere pulvrige Reflektorschichten, die dazu dienen, das erzeugte Nutzlicht zur Lichtabstrahlungsseite hin zu reflektieren, und pulvrige Leuchtstoffschichten, die das Nutzlicht aus in dem Entladungsmedium erzeugter UV- Strahlung erzeugen, wobei das Nutzlicht auch bei Leucht- Stofflampen im UV-Bereich liegen kann. Um solche Lampen in Betrieb zu setzen, muss eine Zündspannung zwischen den Elektroden angelegt werden, die üblicherweise deutlich größer als die für die Aufrechterhaltung der Entladung notwendige Brennspannung ist. Dabei ist zur Vermeidung von Missverständnissen zu berücksichtigen, dass solche Lampen jedenfalls bei einem sehr vorteilhaften Betriebsverfahren mit einer gepulsten Leis- tungs- und damit auch Spannungseinkopplung betrieben werden. Die typischen Zwischenpulsabstände werden dabei nicht als Betriebsunterbrechung betrachtet. Die Zündspannung muss also erst nach einer erheblich über den üblichen Pulsabständen liegenden Betriebspause wieder aufgebracht werden und kann auch durchaus von der Zeitdauer dieser Pause abhängen.

Im Übrigen ist es an sich bereits bekannt, dass solche Lampen gedimmt werden. Hierzu ist sowohl die Leistungsreduktion der vorhandenen Entladungsstrukturen als auch die Verringerung der Zahl der brennenden Entladungsstrukturen denkbar .

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Herstellungsverfahren für eine dielektrisch behinderte Entladungslampe anzugeben, das hinsichtlich des Dimmverhaltens Vorteile bietet.

Hierzu ist ein Verfahren vorgesehen, bei dem ein Diamant- pulver H-vorbehandlungsfrei in die Entladungslampe eingebracht wird und bei dem das in den Entladungsraum eingebrachte Gas einen H-Anteil von höchstens 1500 ppm enthält. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden im Folgenden ohne Unterscheidung zwischen der Zugehörigkeit der einzelnen Merkmale zu bestimmten Anspruchskategorien erläutert. Grundsätzlich sollen die verschiedenen Merkmale auch in anderen als den dargestellten Kombinationen und für alle denkbaren Anspruchskategorien einschl. der Entladungslampe selbst, ihrem Herstellungsverfahren, einem zugehörigen Betriebsverfahren, ihrer Verwendung und auch einschl. eines Lam- pensystems aus der Entladungslampe und einem passenden elektronischen Vorschaltgerät sowie einem Herstellungsverfahren dafür offenbart sein.

Die Erfinder haben festgestellt, dass Diamantpulverzusätze in der Entladungslampe die Dimmeigenschaften erheblich verbessern. Dies bedeutet konkret, dass sich bei im Übrigen unveränderten Lampenparametern die Lampenleistung stärker reduzieren lässt, ohne dass einzelne Entladungsstrukturen instabil werden, flackern oder erlöschen. Der nutzbare Dimmbereich bei uneingeschränkter oder jeden- falls nicht wesentlich verschlechterter Homogenität der Flächenverteilung der Lichterzeugung ist also vergrößert. Bei konventionellen Lampen besteht hingegen bereits bei vergleichsweise geringerer Leistungsreduktion das Problem, dass bestimmte Bereiche der Lampe unruhig oder dun- kel werden.

Aus dieser Diskussion ergibt sich auch, dass hier von einer Leistungsreduktion in den Einzelentladungen selbst die Rede ist, also nicht nur die Gesamtlampenleistung reduziert werden soll, indem bestimmte Entladungsbereiche oder einzelne Entladungen ausgeschaltet werden. Im Um- kehrschluss heißt das aber nicht zwingend, dass die Er- findung nicht auch kombiniert werden kann mit dem Weg- und Zuschalten bestimmter Entladungsbereiche oder Lampenbereiche, um einen noch größeren Dimmbereich zu erzielen, oder aus anderen Gründen.

Unter den Begriff des Diamantpulvers fallen hier im allgemeinsten Sinn auch Substanzen wie sog. diamantähnlicher Kohlenstoff, der eine Mischung aus amorphem Kohlenstoff mit sp ² -Bindungen und sp ³ -Bindungen bildet. Eigentlich gewünscht sind die kristallinen sp ³ -Bindungen, so dass im diamantähnlichen Kohlenstoff deren relativer Anteil bei mindestens 50 % (Massenprozent) liegen sollte. Bevorzugter ist allerdings eigentliches Diamantpulver, das im Wesentlichen ausschließlich sp ³ -Bindungen aufweist, wobei hier realistischer Weise Verunreinigungen mit diamantähn- lichem Kohlenstoff nicht ganz ausgeschlossen werden können .

In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage, ob sog. hydrogeniertes Diamantpulver verwendet wird, das durch Vorbehandlung mit Wasserstoff (im Folgenden: H) -haltigen Medien, insbesondere durch eine Plasmabehandlung, erzeugt wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass solche Hyd- rogenierungen einen störenden Zusatzaufwand verursachen und nicht zu spürbaren Verbesserungen führen.

Es ist auch daran zu zweifeln, ob die H-Belegungen in dem Diamantpulver im Lampenbetrieb von Dauer sind, wenn nicht dem Entladungsmedium selbst ein ausreichender H-Anteil zugesetzt wird. Auf diesen soll aber erfindungsgemäß verzichtet werden. Die Erfinder haben festgestellt, dass sich die Effizienz der (primären) UV-Erzeugung im Entla- dungsprozess bei Anwesenheit von H erheblich verschlech- tert. Es soll also nicht nur auf H-Vorbehandlungen des Diamantpulvers verzichtet werden, sondern darüber hinaus auch auf H-Zusätze im Entladungsmedium. Das Entladungsgas soll höchstens 1500 ppm H enthalten. Eine absolute H- Freiheit kann wegen Verunreinigungen realistischer Weise nicht gewährleistet oder empfohlen werden und ist auch nicht wirklich notwendig.

Eine besonders günstige Art, das erfindungsgemäße Diamantpulver in der Lampe einzusetzen, besteht in einer Zu- mischung zu einer ohnehin notwendigen Funktionspulverschicht. Unter Zumischung wird hier eine Zumischung verstanden, die jedenfalls in einem Teil des Volumens der Funktionspulverschicht erfolgt, also keine rein oberflächliche Bedeckung. Das Material der Funktionspulver- schicht soll tatsächlich mit dem zugemischten Diamantpulver vermischt sein. Mit dem Begriff "Funktionspulverschicht" sollen aus feinkörnigen Substanzen bestehende Schichten in der Lampe bezeichnet werden, die aus anderen technischen Gründen als nur zum Halten des Diamantpulvers benötigt werden, nämlich für das erzeugte Nutzlicht der Entladungslampe. In Betracht kommen also insbesondere Reflektorschichten und Leuchtstoffschichten . Dabei ist die Erfindung übrigens nicht auf Leuchtstofflampen eingeschränkt, betrifft also auch leuchtstofffreie UV- Strahler. Ferner bezieht sie sich im Rahmen der Leuchtstofflampen auch auf UV-Lampen, nämlich solche, bei denen der Leuchtstoff UV-Licht erzeugt.

Wenn solche feinkörnigen Funktionspulverschichten vorhanden sind, kann das erfindungsgemäße Diamantpulver beige- mengt werden und ist damit in einer günstigen Weise über eine abhängig von der Funktionspulverschicht im Verhält- nis zu der absoluten Menge des Diamantpulvers relativ großen Fläche fein verteilt.

Das Diamantpulver besitzt vorzugsweise eine Partikelgröße im Bereich von 1 nm bis 5 μm, wobei feine Partikelgrößen grundsätzlich bevorzugt sind. Eine bevorzugtere Obergrenze für die Partikelgröße liegt dementsprechend bei 1 μm, und in folgender Reihenfolge zunehmend bevorzugt bei 500 nm, 100 nm, 50 nm und 10 nm. Mit feinen Partikeln lassen sich bei geringen absoluten Mengen und damit geringer störender Absorption des Diamants große Oberflächen erzielen, die nach den Resultaten der Erfinder für die Verbesserung der Dimmeigenschaften wesentlich sind. Insbesondere liegt das Diamantpulver in der Funktionspulverschicht vorzugsweise mit höchstens 0,2 Gew.-% vor.

Ein weiteres quantitatives Kriterium lässt sich mit den spezifischen Oberflächen und Konzentrationen des Diamantpulvers einerseits und des übrigen Materials der Funktionspulverschicht andererseits ausdrücken. Wenn die Konzentrationen (Massenprozent) c _D für das Diamantpulver und c _F für die Funktionspulverschicht und die spezifischen Oberflächen (auf die Masse bezogen) mit O ₀ und O _F bezeichnet werden, kann man den Quotienten der jeweiligen Produkte bilden, wobei vorzugsweise für diesen Quotienten gilt

0,04 < (CD ^" O ₀ ) /(c _F ^• O _F ) < 10.

Dabei sind Obergrenzen von 5 und vor allem von 3 noch günstiger als 10.

Es wurde bereits erwähnt, dass das Diamantpulver vorzugsweise aus eigentlichem (sp ³ -) Diamant besteht. Insbesonde- re ist monokristallines Diamantpulver bevorzugt, und zwar zumindest 80 Gew.-%. Dabei findet insbesondere synthetisches monokristallines Diamantpulver Anwendung und zwar mit den bereits erwähnten kleinen Korngrößen.

Weiterhin sind, wie schon erwähnt, Verbesserungen von Dimmvorgängen gemeint, bei denen die einzelnen Entladungsstrukturen selbst mehr oder weniger Leistung erzeugen und die Lampenleistungsveränderung nicht über die Zahl der Entladungen erzielt wird, zumindest nicht nur. Dementsprechend richtet sich die Erfindung vorzugsweise auf Lampen, bei denen zumindest 10 % der Lampengesamtfläche gemeinsam anzusteuernde Elektroden, also gemeinsam elektrisch angeschlossene Elektroden, aufweisen. Es geht also um eine flächige Lichterzeugung und nicht um ein Display zur Anzeige von Text oder Bildern. Bevorzugtere Untergrenzen für den Flächenanteil gemeinsam angeschlossener und anzusteuernder Elektroden (wobei Anoden und Kathoden bzw. beide Elektrodenpolaritäten selbstverständlich getrennt sind) sind 20 %, 30 %, 40 %, 50 %.

In der Regel enthalten dielektrisch behinderte Entladungslampen Xe im Entladungsmedium. Hierbei ist ein Min- destpartialdruck von 50 mbar bevorzugt, der sich auf Raumtemperatur bezieht (und im Betrieb dementsprechend ansteigt) .

Da der erfindungsgemäße Diamantpulverzusatz gewisse Absorptionsverluste unvermeidlicherweise mit sich bringt, wird vorzugsweise die Nutzlichtaustrittsseite freigelassen, werden also andere Partien des Entladungsgefäßes mit erfindungsgemäßen Schichten versehen. Die Erfindung kann dadurch besonders absorptionsstörungsfrei ausgeführt werden, dass nicht nur relativ feine und maßvoll konzentrierte Zusätze von Diamantpulver verwendet werden, sondern die entsprechend angereicherten Funkti- onspulverschichten auf bestimmte Bereiche beschränkt werden. Insbesondere kommen in Betracht die Elektroden, d. h. Funktionspulverschichten unter oder über den Elektroden, also in den entsprechenden Flächenbereichen, und besonders bevorzugter Weise die Kathoden, speziell die Kathodenspitzen, an denen die Entladungsstrukturen ansetzen. Ferner kann der Entladungsgefäßrand besonders wichtig sein und eine dortige Konzentration alternativ oder zusätzlich stattfinden.

Weiterhin haben die Erfinder festgestellt, dass die Dimm- eigenschaften zusätzlich verbessert werden können durch MgO-Pulverzusätze, und zwar in weitgehend vergleichbarer Weise wie mit dem Diamantpulver. Die Erfindung richtet sich also auch auf Varianten mit Diamantpulverzusätzen und MgO-Pulverzusätzen . Diese können miteinander ver- mischt sein, insbesondere gemeinsam als Zusätze in derselben Funktionspulverschicht auftreten. Sie können aber auch getrennt sein, etwa als Zusätze in verschiedenen Funktionspulverschichten, oder in anderer Weise getrennt. Die vorstehenden Ausführungen zum Diamantpulver gelten qualitativ genauso für das MgO-Pulver. Ausgenommen sind natürlich die Anmerkungen zu den H-Zusätzen und dem Anteil von sp ³ -Bindungen . Der Anteil des MgO-Pulvers in der Funktionspulverschicht liegt allerdings mit einer höheren bevorzugten Obergrenze vor, und zwar mit höchstens 2 Gew.-% statt 0,2 Gew.-%. Das erwähnte quantitative Kriterium für die spezifischen Oberflächen und Konzentrationen lautet beim MgO: 0,1 < (c _M ' O _M ) / (c _F ^• O _F ) < 20. Dabei sind Obergrenzen von 15 und vor allem von 10 und von 5 noch günstiger als 20.

Schließlich hat sich auch herausgestellt, dass BaZO3- Zusätze ebenfalls positive Auswirkungen haben, so dass sich die Erfindung auch auf Kombinationen von Diamantpulver mit BaZθ3~Zusätzen (mit und ohne MgO-Zusätze) bezieht. Die oben stehenden Ausführungen zum MgO-Pulver gelten entsprechend, und zwar auch quantitativ. Vorsorglich wird auch Schutz beansprucht für BaZO ₃ ~Zusätze ohne MgO- oder Diamantpulverzusätze, aber auch in optionaler Kombination mit weiteren offenbarten Merkmalen.

Ein besonders interessanter Anwendungsfall für erfindungsgemäße Lampen liegt in der Allgemeinbeleuchtung, in der das Dimmen von Glühlampen und Halogenglühlampen vertraut ist und vom Nutzer häufig gewünscht wird. Dies betrifft nicht nur die Beleuchtung von Gebäudeinnenräumen, sondern auch die Beleuchtung des Außenbereichs um Gebäude und insbesondere auch die Arbeitsplatzbeleuchtung in Ge- bäuden. Inbegriffen sind auch Leuchttische zur Betrachtung transparenter Bilder, die wegen der bei dielektrisch behinderten Entladungslampen erzielbaren Gleichmäßigkeit der Hinterleuchtung und Flächigkeit der Lampen ebenfalls ein bevorzugter Anwendungsfall sind.

Schließlich bezieht sich die Erfindung auch auf ein Herstellungsverfahren für ein Lampensystem, bei dem eine entsprechend hergestellte Entladungslampe mit einem passenden elektronischen Vorschaltgerät versehen wird, das zum Dimmen ausgelegt ist. Ferner sind Lampenvolllastwerte von höchstens 0,1 W/cm ² bevorzugt, also insbesondere für die Allgemeinbeleuchtung geeignete und nicht zu hohe flächenbezogene Leistungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt ein Diagramm zum Einfluss eines

Diamantpulveranteils in einer Leuchtstoffschicht auf die Leuchtdichte und die Anzahl der brennenden Filamente.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm zum Einfluss der Lampenleistung auf die Anzahl der noch brennenden Filamente bei verschiedenen Diamantpulvermengen .

Fig. 3 entspricht Fig. 1, bezieht sich aber auf MgO-Zusätze.

Fig. 4 entspricht Fig. 2, bezieht sich aber auf MgO-Zusätze.

Fig. 5 veranschaulicht das Homogenitätsproblem anhand von vier Fotografien.

Fig. 6 entspricht Figur 1, bezieht sich aber auf BaZrO ₃ -Zusätze.

Fig. 7 entspricht Figur 2, bezieht sich aber auf BaZrθ ₃ ~Zusätze .

Fig. 8 entspricht Figur 1, bezieht sich aber sowohl auf Diamantpulver- als auch auf BaZrθ ₃ -Zusätze, auch in Kombination. Fig. 9 entspricht Figur 2, bezieht sich aber sowohl auf Diamantpulver- als auch auf BaZrθ ₃ ~Zusätze, auch in Kombination.

Fig. 10 zeigt in Draufsicht ein schematisch dargestelltes Entladungsgefäß einer erfindungsgemäßen Lampe.

Fig. 11 zeigt einen Ausschnitt dazu im Schnitt.

Fig. 12 zeigt einen schematisierten Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Koaxial- strahier.

Fig. 13 entspricht Fig. 10 und zeigt eine Variante des Koaxialstrahlers.

Fig. 14 und 15 zeigen den Einfluss des Xe-Anteils im

Entladungsgas auf die Leuchtdichte und die Dimmbarkeit.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Figur 1 zeigt in einer schematischen Übersicht den Einfluss eines H-behandlungsfreien Diamantpulvers als Zumischung zu einer LeuchtstoffSchicht in einer dielektrisch behinderten Entladungslampe. Dazu ist auf der unteren ho- rizontalen Achse von links nach rechts der gewichtsprozentuale Diamantpulveranteil an der LeuchtstoffSchicht angegeben, der zwischen 0 und 1,3 Gew.-% variiert. Oben sind die entsprechenden Werte für die bereits beschriebene Quotientenbildung der Produkte von spezifischen Ober- flächen und Konzentrationen des Diamantpulver einerseits und der Funktionspulverschicht, hier des Leuchtstoffs, andererseits angegeben und ferner für einen rechnerischen Bedeckungsgrad des Leuchtstoffs. Letztere variieren zwischen 0 und 35 %. Hier wird eine bestimmte homogene Partikelgröße von 0,05 μm des Diamantpulvers und 3,8 μm des Leuchtstoffs berücksichtig, wobei unter Zugrundelegung von idealisierten Kugelformen rechnerisch der Prozentwert bestimmt wird, zu dem die Leuchtstoffkugeln von Diamantpulverkugeln bedeckt wären, wenn diese vollständig und ausschließlich auf den Leuchtstoffkugeloberflachen ange- ordnet wären. Die angegebenen Korngrößen sind sog. 50 %- Werte. 50 % des jeweiligen Pulvers haben also höchstens die angegebene Korngröße, die übrigen 50 % mindestens die angegebene Korngröße. Die tatsächliche Korngrößenverteilung ist heterogen und liegt beim Diamantpulver bei- spielsweise im Bereich zwischen 0 und 0,1 μm.

An den vertikalen Achsen ist links eine normierte Leuchtdichte (LD norm) aufgetragen, die auf den Wert ohne Diamantpulverzusatz normiert ist. Dieser Achse entsprechen die Quadrate. Man erkennt, dass die normierte Leuchtdich- te mit zunehmenden Diamantanteil auf bis zu 70 % des Wertes ohne Diamantpulverzusatz abgesenkt wird, aber etwa bei 0,1 Gew.-% Diamantpulver noch immer bei fast 95 % liegt. Das Diamantpulver schadet also mengenabhängig infolge seiner Absorption. Die genauen Werte hängen von der Korngröße des Diamantpulvers ab.

Die Kreuze, also die von links nach rechts aufstrebende Kurve, beziehen sich auf die rechte vertikale Achse, wo die Anzahl der brennenden Filamente aufgetragen ist. Hier wird modellhaft von einer Lampenleistung von 70 % der No- minalleistung ausgegangen also von einem gedimmten Zustand. Dies entspricht hier 75 W Lampenleistung. Man erkennt, dass ohne Diamantpulverzusatz bereits mehr als 1/4 der Einzelfilamente ausgefallen sind und das diese Ausfallrate bereits mit nur 0,05 Gew.-% Diamantpulverzusatz auf weniger als 1/10 reduziert werden kann. Bei 0,1 Gew.-% ist die Einbuße nur noch minimal, bei 0,3 Gew.-% in dieser Darstellung nicht mehr erkennbar. Man sieht also, dass insbesondere der Bereich zwischen 0,05 Gew.-% und 0,3 Gew.-% gute Kompromisse bietet, je nachdem ob die Gleichmäßigkeit der Leuchtdichteverteilung oder die Effizienz eher im Vordergrund steht.

Eine quantitative Veranschaulichung bringt auch Figur 2, die über der horizontal aufgetragenen Leistung die Anzahl der noch brennenden Filamente vertikal darstellt, und zwar für verschiedene Diamantpulverzusatzmengen. Dabei nimmt die Leistung nach rechts ab; nach rechts wird also stärker gedimmt . Die oberste Linie, die die bei 100 % liegenden Kreuze verbindet, ist tatsächlich die Überlagerung von Messpunkten mit 0,3 Gew.-% Diamantpulverzusatz und mit 1,3 Gew.-% Diamantpulverzusatz. Im Rahmen dieser Darstellung sind die Unterschiede nicht mehr aufzulösen. Der Linienzug darunter, der bei 75 W Lampenleistung noch zwischen 98 % und 99 % der Filamente in brennendem Zustand zeigt, entspricht 0,1 Gew.-% Diamantpulverzusatz. Hier sind die Homogenitätseinbußen jedenfalls bis 85 W praktisch nicht bemerkbar und bei 75 W noch gering.

Darunter findet sich ein Linienzug, der Rauten verbindet und einem Zusatz von 0,05 Gew.-% Diamantpulver entspricht. Hier sind die Homogenitätseinbußen schon bei 85 W größer als bei der zuvor beschriebenen Kurve bei 75 W. Umso mehr gilt dies für den untersten Linienzug, der Kreuze verbindet, die Messpunkten ohne Diamantpulverzu- satz entsprechen. Hier führt schon eine Leistungsreduktion von nicht einmal 15 % zu spürbaren Homogenitätseinbußen, bei mehr als 15 % führt sie zu erheblichen Ausfallraten .

Man erkennt also, dass bei den deutlicher abgesenkten Dimmstufen von 85 W und 75 W bereits ein minimaler Diamantpulverzusatz von 0,05 Gew.-% einen erheblichen Vorteil bringt und sich mit 0,1 Gew.-% bereits eine sehr weitgehende Verbesserung erreichen lässt. Zusätze über 0,3 Gew.-% sind in Zusammenhang mit dieser Lampe nicht mehr sinnvoll, und zwar auch unter Berücksichtigung der in Figur 1 dargestellten Absorptionsprobleme.

Allerdings muss berücksichtig werden, dass diese Versuche hinsichtlich der sinnvollen Bedeckungsgrade kein voll- ständiges Bild ergeben. Vielmehr sind mit noch feinerem Diamantpulver und auch noch reineren Qualitäten, auf transparenteren (nicht schwarz) , deutlich höhere Konzentrationen denkbar. Das Gleiche gilt für feinere Leuchtstoff-Korngrößen .

Figur 3 zeigt ein Figur 1 hinsichtlich der dargestellten Größen entsprechendes Diagramm. Hier sind allerdings die Auswirkungen von MgO-Zusätzen dargestellt, und zwar von links nach rechts ohne MgO-Zusatz, mit 0,5 Gew.-% und mit 1,0 Gew.-%. Die 50 %-Korngröße des MgO-Pulvers beträgt hier 0,01 μm. Im Übrigen gelten die Aussagen zu Figur 1.

Dementsprechend ergeben sich (wie oben) rechnerische Bedeckungsgrade zwischen 0 % und 130 %. Man erkennt einen erheblichen Einfluss von bereits 0,5 Gew.-% MgO durch die Anzahl der brennenden Filamente, die damit von etwa 45 % auf etwa 95 % ansteigen. Bei einer Verdopplung des MgO- Anteils nähert sich die Anzahl der brennenden Filamente 99 % an. Mit noch feineren Korngrößen ließe sich dieser Wert auch steigern. Umgekehrt erkennt man einen im Verhältnis zu den Diamantpulverzusätzen relativ schwachen Rückgang der normierten Leuchtdichte abhängig von der zugesetzten MgO-Menge .

Figur 3 zeigt auf der oberen horizontalen Achse außerdem wieder den Quotienten aus den jeweiligen Produkten der Konzentration und der spezifischen Oberfläche des MgO- Pulvers und des Leuchtstoffs als Funktionsschicht. Den rechnerischen Bedeckungsgraden von 66 % und 130 % entsprechen also Quotienten von 2,6 und 5,3. Im Übrigen kann auf die obigen Erläuterungen verwiesen werden.

Figur 4 entspricht hinsichtlich der dargestellten Größen Figur 2, wobei die Linienzüge von oben nach unten folgenden quantitativen MgO-Zusätzen entsprechen: Ganz oben 1,0 Gew.-% MgO, darunter mit Rauten 0,5 Gew.-% MgO und schließlich ganz unten, wieder mit aufrechten Kreuzen, ohne MgO-Zusatz. Im Grunde gelten die gleichen Aussagen wie zu Figur 2, aber auf MgO bezogen.

Figur 5 veranschaulicht die obigen Zusammenhänge mit vier Fotografien. Links oben und links unten beträgt die Lampenleistung 110 W, rechts oben und rechts unten 75 W. Die Lampen sind also rechts auf etwa 70 % herunter gedimmt . Es handelt sich hier um Fotografien von Klarglaslampen ohne Leuchtstoffzusatz, bei denen MgO und Diamantpulver bei den unteren Abbildungen zugesetzt sind, bei den oberen nicht. Hier sind also die Maßnahmen der vorherigen Figuren kombiniert. Man erkennt deutlich, dass die rechte obere Abbildung erhebliche Lücken zeigt, die rechte untere aber dank der Zusätze nicht.

Die Figuren entsprechen der vorherigen Darstellung inso- weit nicht, als das MgO-Pulver und das Diamantpulver hier keine Zusätze zu der LeuchtstoffSchicht sondern als solche dünn abgeschieden sind. Damit wird aber die Entladungsstruktur selbst sichtbar, was zur Veranschaulichung hilfreich ist. Bei Zumischungen zur LeuchtstoffSchicht ergeben sich ganz analoge Ergebnisse, sind aber nicht in deutlicher Weise abzubilden. Die LeuchtstoffSchicht und auch eventuelle Diffusoren können die in Figur 2 rechts oben verschlechterte Entladungshomogenität nicht kompensieren .

Figur 6 entspricht hinsichtlich der aufgetragenen Größen Figur 1, bezieht sich aber auf BaZrθ3-Zusätze . Die 50 %- Korngröße des BaZrθ3 beträgt 1,5 μm; bei dem bereits zuvor erwähnten Quotienten bezeichnet der Index B das BaZrθ3 und der Index F die Funktionsschicht, also den Leuchtstoff. Soweit nicht abweichend angegeben, gelten die Aussagen zu Figur 1.

Man erkennt eine im Prinzip analoge Wirkung, die allerdings bei erheblicher Vergrößerung der Anzahl der brennenden Filamente auf über 95 % auch bereits eine deutli- che Reduktion der normierten Leuchtdichte auf unter 90 % mit sich bringt, sodass dieser Zusatz im Vergleich zu dem Diamantpulver (Figur 1) und dem MgO-Pulver (Figur 3) als nachteilig angesehen werden muss. Figur 7 verdeutlicht analog Figur 2 die Verbesserung der Anzahl der brennenden Filamente bei weiteren Dimmstufen von 85 W und 95 W (eine 110 W-Lampe) für die beiden in Figur 6 dargestellten BaZrO ₃ _Zusätze.

Figur 8 entspricht Figur 6, bezieht sich aber auf einen reinen Diamantpulverzusatz von 0,1 Gew-% (vgl. Figur 1) einen reinen BaZrθ ₃ -Zusatz von 0,5 Gew-%, hier mit Nano- partikeln, also mit verkleinerter Korngröße, und auf eine Kombination von beidem ganz rechts. Man erkennt, dass die Kombination aus Diamantpulver und BaZrθ ₃ _Pulver hinsichtlich der Anzahl der brennenden Filamente deutlich besser als die Einzelzusätze ist, auch besser als der reine Diamantpulverzusatz, und dass darüber hinaus die negativen Auswirkungen auf die normierte Leuchtdichte geringer als bei den Einzelzusätzen sind. Die Kombination hat hier also wesentliche Vorteile.

Figur 9 zeigt dieselben Zusätze für verschiedene Dimmstufen, vgl. Figur 7.

Figur 10 zeigt in Draufsicht ein Entladungsgefäß einer erfindungsgemäßen Barrierenentladungslampe 1. Rechts daneben ist als Schnittdarstellung C-C ein Querschnitt durch eine Deckenplatte des Entladungsgefäßes dargestellt. Figur 11 zeigt in derselben Blickrichtung und Schnittebene einen Ausschnitt aus dem Entladungsgefäß, jedoch mit der Bodenplatte und der Elektrodenstruktur gemeinsam. Man erkennt, dass das Flachstrahlerentladungsge- faß im Wesentlichen aus einer rippenartig aufgebauten Deckenplatte 2 und einer im Wesentlichen flachen Bodenplatte 3 aufgebaut ist, wobei die Deckenplatte 2 unter 45° relativ zur Bodenplatte 3 V-förmige Rippen als Stützelemente aufweist, die an der Stelle ihrer linienhaften An- läge auf der Bodenplatte 3 mit 4 beziffert sind. Zwischen diesen rippenartigen Stützelementen 4 verläuft die Deckenplatte 2 rundkonkav, wölbt sich also annähernd kreisförmig über dem Entladungsraum.

Unter der Bodenplatte 3 ist eine Elektrodenfolie 5 mit darin vorgesehenen Kupferelektroden 6 vorgesehen, so dass die Bodenplatte 3 als dielektrische Barriere zwischen den Elektroden 6 und dem Entladungsraum wirkt. Die Elektrodenfolie ist ein PEN- oder PET-Trägermaterial mit einer Dicke von 50 - 100 μm und einer aufgeklebten Kupfer- schicht von etwa 15 - 45 μm, die durch ein Ätzverfahren strukturiert wird. Auch die Folie ist mit einem Acrylkle- ber von 50 - 100 μm auf die Bodenplatte aufgeklebt. In Figur 11 ist ferner eine bogenförmige Einzelentladung 7 zwischen den beiden dort gezeigten Elektroden 6 angedeu- tet.

Der hier verwendete Stützelementabstand zwischen den linienartigen Auflageflächen 4 beträgt 22,9 mm. Die Deckenplatte 2 und die Bodenplatte 3 haben jeweils eine Stärke von 0,9 mm bei einer Länge von 322 mm und einer Breite von 246 mm und einer Gesamtdicke der Entladungslampe 1 von 6,7 mm. Es handelt sich um eine 16, 2"-Lampe . Die Bodenplatte 3 ist auf ihrer Oberseite mit einer nicht eingezeichneten Reflektorschicht aus AI2O3 zur Reflexion des sichtbaren Lichts beschichtet, auf der, wie auch auf der Unterseite der Deckenplatte 2, eine ebenfalls nicht eingezeichnete Leuchtstoffschicht liegt, der erfindungsgemäß sowohl eine Menge von 0,1 Gew.-% Diamantpulver als auch 0,5 Gew.-% MgO-Pulver zugesetzt sind. Die Korngrößen sind wie zuvor erwähnt. Die Stützelemente 4 liegen auf dem in dieser Weise beschichteten Boden des Entladungsgefäßes lediglich auf, und eine gasdichte Verbindung mittels Glaslot ist lediglich am äußeren Lampenrand vorgesehen. Die Füllung be- steht aus 110 mbar Xe und 250 mbar Ne Kaltfülldruck. Auf die Auswirkungen der Füllung, insbesondere des Xe- Anteils, auf die Dimmbarkeit, wird im Folgenden noch näher eingegangen.

Figur 12 zeigt einen schematisierten Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Koaxialstrahler 11. Dieser weist ein Quarzglasrohr 12 auf, dessen Längsachse senkrecht auf der Zeichenebene steht. Außen auf dem Rohr sind vier in

Längsrichtung laufende metallische Elektrodenstreifen 13 aufgebracht, die parallel geschaltet sind. Zwischen die- sen und einer konzentrisch im Inneren angeordneten rohr- förmigen Elektrode 14 wird die oben links in Figur 12 symbolisierte Versorgungsspannung angelegt.

Auch hier sind beide Elektrodentypen dielektrisch vom Entladungsmedium im Inneren des Rohres 12 getrennt, und zwar die äußeren Elektroden 13 durch das Rohr 12 selbst und die innere Elektrode 14 durch eine darauf aufgebrachte konventionelle dielektrische Schicht 15, bei der es sich auch um ein Glasrohr handeln kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich nicht um eine im sichtbaren Bereich abstrahlende Lampe, sondern um eine UV-Lampe, weswegen keine LeuchtstoffSchicht vorgesehen ist. Daher sind hier erfindungsgemäße Zusätze aus einer Mischung aus MgO-Pulver und Diamantpulver streifenartig auf der inneren dielektrischen Schicht 15 abgeschie- den, aber nicht einer Funktionsschicht zugemischt. Sie könnten allerdings auch der dielektrischen Schicht 15 zugemischt sein, wenn es sich dabei nicht um ein Glasrohr, sondern um eine aus einem pulverförmigen Dielektrikum aufgebrachte Schicht handelt würde. Die MgO- und Diamant- pulverschichten 16 sind streifenförmig so angebracht, dass sie genau dort vorliegen, wo die Entladungen, hier symbolisch eingezeichnet und mit 17 bezeichnet, brennen. In dieser Weise wird die Gesamtmenge des Zusatzes minimiert und auf die Bereich beschränkt, in denen der Zusatz wesentliche Vorteile bringt. Dies gilt auch im Vergleich zu den radial äußeren Schichten des folgenden Ausführungsbeispiels in Figur 12, und zwar wegen der geringeren Erstreckung der Streifen 16 in Umfangsrichtung im Vergleich dazu.

Natürlich könnte es sich bei dem Ausführungsbeispiel in Figur 12 auch um eine sichtbares Licht produzierende Lampe handeln, indem auf der Innenseite des Glasrohres 12 eine LeuchtstoffSchicht abgeschieden wird. Allerdings ist die Erfindung auch für UV-Lampen von großem Interesse, wie sie beispielsweise bei der UV-Unterstützung technischer Prozesse und bei der Entkeimung Verwendung finden. Dies betrifft UV-Lampen ohne LeuchtstoffSchicht, aber auch, insbesondere für Scanner und Kopierer, UV-Lampen mit UV-LeuchtstoffSchicht .

Figur 13 zeigt ein weitgehend ähnliches Ausführungsbeispiel, bei dem entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Hier sind zusätzliche MgO- und Diamantpulverschichten 18 auf der Innenseite des Glasrohres 12 angebracht. Damit wird die Wirkung im Ver- hältnis zur Figur 12 verstärkt. Dieses Ausführungsbeispiel ist insbesondere für einen bipolaren Betrieb vorge- sehen, in dem die Elektroden 13 und 14 abwechselnd die Kathoden- und Anodenrolle spielen, wohingegen das Ausführungsbeispiel aus Figur 12 bevorzugt für einen unipolaren Fall vorgesehen ist, wobei die innere Elektrode 14 als Kathode fungieren sollte. Im Übrigen gelten die gleichen Anmerkungen .

Die Figuren 14 und 15 zeigen Ergebnisse zum Zusammenspiel erfindungsgemäßer Leuchtstoffzusätze mit unterschiedlichen Xe-Anteilen im Entladungsgas. Die Messergebnisse stammen von 32' '-Lampen des in den Figuren 10 und 11 gezeigten Typs. Wie angegeben stehen die Quadrate für Varianten ohne Leuchtstoffzusatz, die Rauten für Varianten mit Leuchtstoffzusatz . In Figur 14 ist die Leuchtdichte über den prozentualen Xe-Anteil aufgetragen, in Figur 15 die Dimmbarkeit. Ein Wert von beispielsweise etwa 33 % Dimmbarkeit bei 15 % Xe-Anteil mit Leuchtstoffzusatz, hier wieder eine Mischung von MgO und Diamantpulver, bedeutet dabei, dass sich die Lampe von 100 % bis auf 33 % herunterdimmen lässt, bildet also den besten Wert in Fi- gur 15. Dabei wird als "dimmbar" der Bereich betrachtet, in dem noch keine einzelnen Entladungen dauerhaft ausfallen .

Man erkennt damit, dass ein höherer Xe-Anteil die Leuchtdichte verbessert, wobei die erfindungsgemäßen Lampen bei Werten von 25 % und 30 % Xe-Anteil geringfügig schlechter sind als konventionelle Lampen. Gleichzeitig verschlechtert sich die Dimmbarkeit mit zunehmendem Xe-Anteil erheblich und ist bei 30 % Xe-Anteil ohne Leuchtstoffzusatz nicht mehr gegeben. Das zuvor beschriebene Ausführungs- beispiel mit wie erwähnt 110 mbar Xe und 250 mbar Ne Kaltfühldruck, also 360 mbar Gesamtdruck, hat beispiels- weise einen Xe-Anteil von 30,8 %, liegt also bei den jeweils rechtesten Werten in den Figuren 14 und 15. Eine solche Lampe ist ohne erfindungsgemäße Leuchtstoffzusätze nicht mehr dimmbar.

Man kann also insgesamt mit höheren Xe-Zusätzen eine erheblich verbesserte Effizienz erreichen, wobei die Erfindung eine Milderung der damit verbundenen Einbußen an Dimmbarkeit ermöglicht. Die erfindungsgemäßen Vorteile gelten aber auch, wenngleich nicht ganz so ausgeprägt, bei niedrigeren Xe-Werten.