(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電媒体の充填された放電管と、条片状のカソード（２）および条片状のアノード（１）と、少なくともアノード（１）と放電媒体との間に設けられた誘電体層とを有しており、
アノード（１）はカソード（２）に対して特徴づけられている
放電ランプにおいて、
アノード（１）はメアンダ形状で延在しており、
カソード（２）とアノード（１）との間隔は前記メアンダ形状によって周期的に変化している、
ことを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
カソード（２）はほぼ直線状に延在している、請求項１記載の放電ランプ。
【請求項３】
複数のカソード（２）および複数のアノード（１）が個々の条片ごとに交番的に配置されている、請求項１または２記載の放電ランプ。
【請求項４】
カソード（２）の両側に延在しているアノード（１）のメアンダ形状は局所的に相互に同位相で延在しており、各カソード（２）と各アノード（１）との間の距離が最小となる位置はカソード（２）に沿って交番的に変化する、請求項２または３記載の放電ランプ。
【請求項５】
放電媒体の充填された放電管と、条片状のカソード（２）および条片状のアノード（１）と、少なくともアノード（１）と放電媒体との間に設けられた誘電体層とを有している、
放電ランプにおいて、
カソード（２）およびアノード（１）がメアンダ形状で延在しており、
該メアンダ形状は局所的に相互に逆位相で延在しており、
カソード（２）とアノード（１）との間の距離は両方のメアンダ形状によって周期的に変化している、
ことを特徴とする放電ランプ。
【請求項６】
複数のカソード（２）および複数のアノード（１）が個々の条片ごとに交番的に配置されている、請求項５記載の放電ランプ。
【請求項７】
１つまたは複数のメアンダ形状はほぼ正弦波形で延在している、請求項１から６までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項８】
１つまたは複数のメアンダ形状はほぼ鋸歯波形で延在している、請求項１から７でのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項９】
１つまたは複数のメアンダ形状はほぼ矩形波形で延在している、請求項１から８までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項１０】
１つまたは複数のメアンダ形状はほぼ半円波形で延在している、請求項１から９までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項１１】
メアンダ形状の半周期長ＳＬ内の２つの電極（１、２）間の最大のスパーク距離ｄｍａｘと最小のスパーク距離ｄｍｉｎとの差が前記半周期長ＳＬに対して有する量的な比は（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／ＳＬ≦０．６、有利には（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／ＳＬ≦０．５、特に有利には（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／ＳＬ≦０．４である、請求項１から１０までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項１２】
最小スパーク距離ｄｍｉｎと最大スパーク距離ｄｍａｘとの比は０．３＜ｄｍｉｎ／ｄｍａｘ＜０．９であり、有利には０．４＜ｄｍｉｎ／ｄｍａｘ＜０．９であり、特に有利には０．５＜ｄｍｉｎ／ｄｍａｘ＜０．９である、請求項１から１１までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項１３】
カソード（２）は局所的な電界強度の位置（６、７）を有する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項１４】
メアンダ間の電極領域（５）は粗い粒子状の発光物質でコーティングされており、同じ電極（１、２）の隣接のメアンダは微細な粒子状の発光物質でコーティングされている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項１５】
電極領域（５）は粗い粒子状の発光物質でコーティングされており、同じ電極（１、２）の隣接のメアンダは発光物質を有さない、請求項１から１３までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項１６】
メアンダ間の電極領域（５）は厚い誘電体層でコーティングされており、同じ電極（１、２）の隣接のメアンダは薄い誘電体層でコーティングされている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項１７】
メアンダ間の電極領域（５）は誘電体層でコーティングされており、同じ電極（１、２）の隣接のメアンダは前記誘電体層を有さない、請求項１から１５までのいずれか１項記載の放電ランプ。
【請求項１８】
請求項１から１７までのいずれか１項記載の放電ランプを備えた照明装置において、
実効電力の放電ランプへの入力結合をパルス制御する前置回路装置が構成されている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
前置回路装置は放電ランプの電力を制御する電力制御装置を有しており、電力制御は放電ランプへの実効電力の入力結合をパルス制御する際の電気パラメータを変更することにより行われる、請求項１８記載の照明装置。
【請求項２０】
前置回路装置はユニポーラで実効電力の入力結合を行うように構成されている、請求項１８または１９記載の照明装置。
【請求項２１】
前置回路装置は外部の電圧パルスを１次回路からトランスを介して放電ランプを含む２次回路へ印加し放電ランプ内で点弧および内部の反転分極を発生させるフォワードコンバータを有しており、点弧後に１次側の電流をトランスを介した２次回路のアイソレーションによって遮断し２次回路を振動させるように構成された回路装置を有しており、放電ランプに印加される外部電圧を発生させる電荷が取り去られ、放電ランプ内部での反転分極により逆方向点弧が行われる、請求項１８から２０までのいずれか１項記載の照明装置。
【請求項２２】
前置回路装置は組み合わされたフライバックコンバータ／フォワードコンバータであり、該装置は１次回路側の電流をトランスを介して遮断し、外部の電圧パルスを放電ランプを含む２次回路へ印加し放電ランプ内で点弧および内部の反転分極を発生させるように構成された回路装置を１次回路内に有しており、１次回路側の電流がトランスを介して再スイッチオンされ、逆電圧パルスにより放電ランプに印加される外部電圧を発生させる電荷が放電ランプから取り去られ、放電ランプ内部での反転分極により逆方向点弧が行われる、請求項１８から２０までのいずれか１項記載の照明装置。
【請求項２３】
前置回路装置は給電される１次回路（Ｐ）、放電ランプ（Ｌ）を含む２次回路（Ｓ）、および１次回路（Ｐ）と２次回路（Ｓ）とを接続するトランス（Ｔ）を有しており、該前置回路装置は放電ランプ（Ｌ）に対して電圧パルスごとに交番変化する符号の外部電圧（ＵＬ）を印加するように構成されている、請求項１８または１９記載の照明装置。
【請求項２４】
トランス（Ｔ）の１次回路側の電流（ＩＷ１）の方向は電圧パルスごとに交番変化する、請求項２３記載の照明装置。
【請求項２５】
トランスは２つの１次回路側の巻線（Ｗ１）を有しており、該巻線は２つの電流方向のそれぞれに割り当てられている、請求項２４記載の照明装置。
【請求項２６】
１次回路は２つのスイッチ（ＴＱ）を有しており、該スイッチはそれぞれ２つの巻線（Ｗ１）を通る電流をクロック制御する、請求項２５記載の照明装置。
【請求項２７】
１次回路は交流電源から給電され、該交流電源は２つのメモリキャパシタを半周期ごとに交番的に充電し、各メモリキャパシタは２つの電流方向のそれぞれに割り当てられている、請求項１８から２７までのいずれか１項記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は誘電妨害形放電に対して構成された放電ランプに関する。このような放電ランプは、放電媒体の充填された放電管と、少なくとも１つのカソードおよびアノードとを有しており、ここで少なくともアノードは誘電体層を介して放電媒体から分離されている。この種の放電ランプの誘電妨害形放電のプロセスにはここでは詳細には立ち入らない。この点については従来技術、特に以下で引用する文献に説明されている。
【０００２】
本発明は特に誘電妨害形放電に対する放電ランプの電極コンフィグレーションに関している。
【０００３】
従来の技術
本発明はそれ自体では周知の条片状の電極に基づいている。条片状の電極は特に平面形放射器の形態の放電ランプに設けられ、主として平面形かつ平行で場合によりフレームによって接合されている２つのプレートから成っている。ここで条片状の電極は一般に１つまたは複数のプレートの壁に形成されており、相応のプレート間の平面形の放電ボリューム内で誘電妨害形放電を発生させることができる。一般に条片状のカソードおよびアノードは相互にほぼ平行に延在している。
【０００４】
条片状の電極はもちろん他の放電ランプ、特に放電管のジオメトリがオフセットされている場合などに使用されている。こうした電極は平坦でない放電管においても放電管を形成する境界壁の内面または外面に堆積することができるし、また放電管の壁から独立して条片状の電極を支持する放電管内部のプレートに設けることもできる。特に本発明は放電管壁または放電管内壁に被着される条片状の電極に関連している。
【０００５】
基本的には本発明では条片状の電極のための支持体は必要ない。
【０００６】
したがって本発明は、放電媒体の充填された放電管、条片状のカソードおよびアノード、およびアノードと放電媒体との間に設けられた誘電体層を有する放電ランプに基づいている。
【０００７】
前述の誘電妨害形放電を行う放電ランプでの電極コンフィグレーションを開発ないし評価する際の重要な判断基準には、電子技術的なコンポーネントとしての電極コンフィグレーションの有利な電気的特性のほか、電極コンフィグレーションのジオメトリ特性や、これによって形成すべき放電構造などが挙げられる。ここで１つには時間的かつ空間的な点から見た光発生の均一性、すなわち時間的な変動のないこととできる限り均一な平面的分布とが問題となる。もちろん所定の不均一な平面的分布も意図的に行われる。さらに所定の適用分野、例えばフラットディスプレイの画面バックライトまたはシグナルランプの分野では、このほかに放電ランプで達成される面積当たりの光強度が問題となる。
【０００８】
本発明の説明
全体としては本発明の基礎とする技術問題は、改善された電極コンフィグレーションを有する誘電妨害形放電のための放電ランプ、およびこの種の放電ランプないしこれに適した前置回路装置を含む照明装置を提供することである。
【０００９】
本発明によれば、この問題点は、
ａ）アノードがメアンダ形状で延在しており、カソードとアノードの間隔がこのメアンダ形状により変調されている構成、または
ｂ）カソードおよびアノードがメアンダ形状で延在しており、このメアンダ形状は局所的に相互に逆位相で延在しており、カソードとアノードの間隔がメアンダ形状によって変調されている構成
により解決される。
【００１０】
さらに本発明は、放電ランプおよび前置回路装置の双方を有する照明装置に関しており、この照明装置は放電ランプへの実効電力の入力結合がパルス制御されるように構成されている。
【００１１】
放電ランプ、前置回路装置、および照明装置の種々の有利な実施態様は従属請求項に示されており、以下に詳細に説明する。
【００１２】
一般的な形態として、本発明では、放電ランプに関して２つのバリエーションを考察する。第１のバリエーションは本発明によるメアンダ形状で延在する電極をアノードのみに適用することを前提とする。ここで条片カソードの精確な延在状態は基本的にはオープンであるが、アノードのメアンダ形状によって放電に決定的なカソードとアノードの間隔は変調されていなければならない。このためにカソードは、メアンダ形状による放電距離の変調が相殺されないかぎり、また放電距離に影響を与える他の形状が本発明で意図する効果を失わせるほど強く重畳されないかぎり、直線条片形状または他の任意の条片形状を有することができる。ただし特にカソードもメアンダ形状に設けることができ、これは本発明の第２のバリエーションの特殊なケースに相当する。
【００１３】
ここで論じている本発明の第１のバリエーションは、放電ランプのアノードがカソードに比べてその形態の点で特徴づけられており、すなわちアノードとカソードとが基本的に異なっていることが前提となっている。これには基本的に種々の形態が考えられるが、最も簡単なケースとしてはカソードと放電媒体との間に誘電体層を設けない構成を挙げることができる。
【００１４】
場合によってはカソードを放電媒体からのイオン衝突によるスパッタリング障害から保護するために１つまたは複数のカソードにも誘電体層が使用される。ここで１つまたは複数のカソード上の誘電体層はアノードの誘電体層よりも薄いことが多い。この場合にもアノードはカソードに比べて特徴づけられている。
【００１５】
アノードのみに放電ランプで相応の記号を付すケース、例えば極性シンボルをアノードの電気端子に付して特徴づけるケースも本発明に含まれる。基本的にこれに関して、誘電妨害形放電に対する放電ランプでは、バイポーラの電力供給もユニポーラの電力供給も可能である。バイポーラのケースではカソードおよびアノードがもちろん交番的にその電気的な機能を交換し、駆動中には相互に区別されない。この場合、本明細書では、２種類の電極のうち一方の電極に当てはまる記述は電極両方に当てはまる。逆にここで論じている本発明の第１のバリエーションについては、このことは、この種のランプがユニポーラでの駆動に対して構成されていることを意味する。
【００１６】
本発明のメアンダ形状の作用および利点を個々に説明する前に、まず本発明の放電ランプの第２のバリエーションを示しておく。このケースではメアンダ形状は双方の電極に関連しており、すなわち少なくとも１つのカソードおよび少なくとも１つのアノードがメアンダ形状で延在している。この場合、このメアンダ形状はカソードとアノードの間の放電距離の間隔変調を相互に増幅しあうように構成されている。このためにこれらの電極は相互に相反する位相（逆位相）で設けられている。
【００１７】
ただし本発明では一般に電極のメアンダ形状は周期性を有さなくともよいと理解されたい。したがって逆位相の概念は場合によっては局所的かつ所定の個所で変更されている周期性を意味し、また場合によっては非周期性を意味する。ただし非周期であっても局所的にはほぼ“やまとたに”“たにとやま”になっているか、電極がほぼ同じ個所で連続して相互に除去されていなければならない。
【００１８】
さらに前述のメアンダ形状による逆位相の増幅は必ずしもメアンダ形状に結びついた“ストローク”の放電距離方向での代数加算を意味しないことがわかる。メアンダ形状は相互に平行に延在するとはかぎらない種々の平面に存在しうる。例えば電極条片は放電管の対向する内壁に形成することができる。
【００１９】
本発明の２つのバリエーションでは、カソードとアノードとの間の放電距離は電極の少なくとも１つのメアンダ形状によって変調されている。これにより放電距離が最小となるそれぞれの局所的な位置は同時に電界が最高となる局所的位置、ひいては個々の放電構造に対する有利な開始点を形成する。
【００２０】
本発明の放電ランプはすなわち特に有利には実効電力の入力結合をパルス制御する方法に関連しているが、これについてここで詳細には説明しない。これについては国際公開第９４／２３４４２号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願第４３１１１９７．１号明細書を参照されたい。この文献の開示内容は本発明に関係している。これらの明細書に説明されている誘電妨害形の放電ランプの駆動方法は有利には空間的に相当安定した個々の放電構造を発生させ、この放電構造は入力結合された実効電力に相応して種々の数でまず電極間の最大の電界強度を有する位置を形成する。これにより位置の特定された“カーテン状の”放電構造は僅かしか形成されないが、これは本発明の範囲内では等しくなる。
【００２１】
基本的に可能な駆動法に差があっても、電極間の放電はもちろん専ら最高の電界強度が存在する電極間の位置で生じるか、または少なくとも優先的に生じる。これに応じて本発明の実施形態も一般的な意味で相当する。
【００２２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６３６９６５号明細書に、すでに局所的な電界増幅のための電極構造が記載されており、この電極構造は個々の放電の時間的かつ空間的な不均一性を改善するために設けられている。その場合特にポイントごとに鼻状突出部が一般に直線形状で延在する電極プレートまたは電極ワイヤに設けられている。この文献も同様に本発明に関連するものとして参照されたい。
【００２３】
従来技術とは異なって、本発明の第１のバリエーションとして前述したケースでは、局所的な電界増幅がアノード側での形状設定により行われる。ユニポーラの場合の前述の従来技術では、突出部がカソードに設けられている。従来技術では、駆動プロセスをパルス制御することによって発生する放電構造は、カソード側で先鋭化され、アノード側で展開された形状を有する。相応にカソードのジオメトリ形状によって放電構造の相応の頂部が位置決めされ、これにより無理なくほぼポイント状の鼻部がカソード側で有利に考慮される。
【００２４】
ただし本発明では放電構造の展開されたアノードへ向かう側を同様にアノードの形状（ここではメアンダ形状である）により位置決めすることが考察される。この概念としては何らかの波形で延在する種々の形状が考えられるが、この波形は必ずしも丸っぽいものでなくてもよい。図示の例は正弦波、矩形波、鋸歯波などの形状である。
【００２５】
メアンダ形状のアノードはいわゆる第２のバリエーションによるメアンダ形状のカソードと組み合わせるか否かに関わらず、従来の構造に対して大きな利点を有する。メアンダ形状は前述の従来技術の鼻状突出部と比べてキャパシタンス的にきわめて有利である。なぜなら電極長の大部分の電極条片間において、放電に対して真に決定的な、電極が相互に最も近接する位置での距離よりも格段に大きな距離が得られるからである。電極コンフィグレーションのキャパシタンスが低減され、これにより暗電流が小さくなることにより、放電ランプの駆動に必要な前置回路装置を小さく構成することができ、ひいてはコストや構造ボリュームおよび重量を節約できる。さらに駆動すべきキャパシタンスが小さくなるにつれてパルスエッジは急峻になり、全体的なパルス形状が改善される。
【００２６】
有利な実施形態では、放電ランプに、個々の条片ごとに交番的に配置された複数のカソードおよび複数のアノードから成る電極コンフィグレーションが設けられている。これは２つのカソード条片の間に唯一のアノード条片が設けられる構成、またはその逆の構成を意味している。この実施形態でももちろんキャパシタンスの観点は当てはまり、反対極性の電極によって包囲されている電極に関していえばより強い範囲で相当する。これは一般に前述した本発明の２つの異なるバリエーション双方の利点を有する実施形態に相当する。
【００２７】
交番的な配置では本発明の他の側面も得られる。既に論じた“メアンダ形状”の概念から必然的に、反対極性を有する電極の２つの側に隣接するメアンダ形状の電極は、当該の電極に沿った両側へ向かう各放電構造に対する優先位置を有する。本発明の範囲ではこの点は特にアノードにとって重要であることが判明しており、同一のアノードの個々の放電構造の前述のような幾らか展開された側はこれに対して“妨害”される。これは放電構造のアノード側端部の距離が相互にきわめて小さい場合には安定した全体の放電パターンを形成できないことを意味する。
【００２８】
バイポーラで電力供給される場合にはもちろんこれは全ての電極に対して相当する。ユニポーラの場合にはカソードでの放電構造は相互に実際には妨害されない。ただし前述の交番的な電極配置に関連したメアンダ形状がキャパシタンス上の理由から著しく有利であることは先に述べた。さらにメアンダ形状により、比較的大きな距離が放電構造の複数のカソード条片のカソード側の“先鋭化された”端部間に得られる。これはカソードの放電ピークが所定の程度までカソード条片の両側へ向かう動作領域を有するために有利である。この動作領域ではカソード条片上の表面グロー放電が可視で燃焼し、放電構造のための電子の補充に関連していることが明らかである。放電ピーク間の距離が大きくなると、カソードの動作領域も拡大し、ランプの効率も全体的に有利となる。
【００２９】
本発明の第１のバリエーションには、条片形状のカソードがこの種のメアンダ形状を有さないケースが含まれている。メアンダ形状は特に第１のバリエーションの範囲では従来のように直線状に延在する。特に幅の狭いカソード側の端部の個々の放電構造の相互妨害が幅広に展開されたアノード側のそれよりも明らかに低い機能しか果たさない場合、例えば特に放電距離が大きな場合には、直線状のカソード条片は条片方向に対する横断方向で放電構造の個々の条片を最大限密に配置することができる。ここで本発明のメアンダ形状のアノードにより再び個々の放電構造の相互妨害が考慮される。
【００３０】
この場合有利には同じカソードに隣接する２つのアノードのメアンダ形状が局所的には相互に同位相で延在している。これにより放電の優先位置の交番的な配置がカソードの両側で達成される。
【００３１】
本発明の電極コンフィグレーションの有利な領域の量的なジオメトリ記述に関して、基本的に相互に独立した２つの判断基準が有効なものとして作成される。第１の判断基準はこの場合放電距離の変動の比、すなわち半周期長の内部での最大放電距離ｄｍａｘと最小放電距離ｄｍｉｎとの差であり、またこのメアンダ形状の半周期長そのものである。後者を以下省略してＳＬと示す。この比の上方限界は値０．６が妥当なものとして作成される。さらに有利な値は０．５であり、特に有利な値は０．４である。
【００３２】
上述の比は、本発明の範囲では０でないかぎりきわめて小さい値も想定することができる。本発明の効果は例えば値０．０１からはっきり認識できる。
【００３３】
第２の判断基準は、放電ランプの実際の構成に依存した駆動で発生する放電構造における既に考慮した最小放電距離と最大放電距離との比に関する。これについては、個々の放電構造が比較的特定された位置で生じる放電構造の場合にも前述したような“カーテン状に”拡大される場合にも所定の“平均の”規模を有しており、このために放電距離の所定の特性は均一的に分布していることを想起しなければならない。ここで個々の放電構造は大抵の場合には最大の放電距離には達せず、比較的強いエネルギの入力結合がある場合にのみ最大放電距離に達する。最小放電距離および最大放電距離の概念はランプの駆動中に原理的に達成可能な放電距離のことであり、所定の駆動状態で実際に実現される放電距離とは異なる。有利には最小放電距離は最大放電距離の３０％より大きく９０％より小さい。有利には最小放電距離は最大放電距離の４０％より大きく５０％より小さい。
【００３４】
この場合最大スパーク距離は前述のように、必ずしも所定の動作状態で真に放電構造によって達成される最大スパーク距離に相応せず、個々の放電ランプの電極コンフィグレーションで達成可能なスパーク距離に相応することもある。これに関連して重要なのは、本発明の別の手段として、放電ランプをこの放電ランプの電力制御に適した前置回路装置とともに駆動することである。この場合前置回路装置の電力制御装置では放電ランプへの給電の適切な電気的パラメータが変更され、放電の燃焼電圧が変化して個々の放電が多少とも大きなスパーク距離で電極コンフィグレーション内でブリッジされる。相応に個々の放電構造の全ボリュームが変化するか、電極間のそれぞれの優先位置での個々の放電構造の数が変化する。したがって特に並列的に複数の放電構造が電極コンフィグレーションの優先位置で発生する。これに関する別の実施形態については、本出願人による同時出願のドイツ連邦共和国特許出願第１９８３３７２０．５号明細書"Dimmbare Entladungslampe fuer dielektrisch behinderte Entladungen"を参照されたい。この明細書の開示内容も本発明に関連している。
【００３５】
前述した限定を考慮に入れた文献・ドイツ連邦共和国特許出願第１９６３６９６５号明細書は、前述のような局所的な電界の増幅位置を本発明の電極コンフィグレーションによって形成する手段を排除するものではない。これは本発明の特徴に加えて実現でき、一層有利である。例えば個々の放電の点弧を、放電ランプの駆動開始時に、特に同じ機能を満足する頂点またはピークをメアンダに有さない電極コンフィグレーションで容易にすることができる。これについては実施例を参照されたい。
【００３６】
本発明の別の観点はメアンダ間の領域の電極表面の特別な実施形態に関している。ここでメアンダの中間領域では、例えば前述の正弦波形の場合、直線部分ないし個々の弧の間の直線部分の中央部は数学的に、すなわちゼロ交点ないし転換点として捉えられる。これらの領域はあるていどは両側のメアンダ形状の放電構造間の限界に相応しており、本発明によれば放電構造の拡大はこの領域へ入ると困難となるか阻止されてしまう。
【００３７】
これに関する第１の手段は電極上に被着される層の粒子性を意図的に変更することであり、ここでこの層には特に発光物質層が適している。メアンダの中間領域ではメアンダの弧の領域よりも粗い粒子の発光物質が選択される。メアンダの弧は完全に発光物質なしで形成することができる。
【００３８】
同じ目的のための第２の手段は電極上に存在する誘電体層の層厚さを変化させることである。ここでメアンダの中間領域の誘電体層はそれ以外の領域の層よりも厚い。カソードの場合、残りの領域は完全に誘電体層なしで形成することができる。
【００３９】
前述したように、本発明は放電ランプと相応の前置回路装置との組み合わせにも関連している。ここで前置回路装置は、本発明によれば、前述の実効電力の入力結合のパルス制御に適しているか、またはそのために構成されている。これに関連して得られる電力制御機能または連続的な（または近似に連続的な）調光機能については前述した。
【００４０】
前置回路装置の観点からユニポーラの実効電力の入力結合を選択する良好な手法が得られる。これは実効電力のパルス制御のもとで放電ランプに印加される外部電圧が、技術的な規制効果に起因する僅かな例外を除けば、常に同じ符号を有することを意味する。これは必ずしも放電ランプを通って流れる電流がユニポーラであることを意味せず、むしろ意図的な逆方向点弧が放電ランプ内で相応に反転した符号の電流によって発生することを意味する。ただしこれはユニポーラの場合の外部のランプ電圧によって生じる直接の結果ではない。
【００４１】
本出願人の他の２つの同時出願の明細書は特に本発明の放電ランプに対する駆動方法と前置回路装置に関しているので、有利にはここで考察する。１９９８年８月２８日付で提出されたドイツ連邦共和国特許出願第１９８３９３３６．９号明細書および同第１９８３９３２９．６号明細書を参照されたい。これらの明細書にはフォワードコンバータの原理にしたがった前置回路装置、逆方向点弧を形成するためにバイポーラの外部ランプ電圧を印加しない駆動方法、ないし同じ目的のためにフライバックコンバータ／フォワードコンバータの原理にしたがった前置回路装置が記載されている。これらの明細書の開示内容も本発明に関連している。
【００４２】
他の側面では、２種類の電極（「暫定」アノードおよび「暫定」カソード）ともメアンダ形状を有する電極コンフィグレーションに対して特にバイポーラの駆動プロセスが適している。その理由は第１に電極コンフィグレーションのジオメトリ上の対称性である。ただしバイポーラの駆動に適合させるために、電極全体を誘電体層でカバーすることもできる（２つの側での誘電妨害）。これにより放電の物理的な観点から見て電極が同種となり、暫定的なアノードおよびカソードの機能を時間的に交番して引き受ける。
【００４３】
バイポーラの駆動プロセスの利点は例えばランプの放電特性の対称性である。非対称的な放電特性に起因する問題点は特に効果的に回避される。ここでの問題として例えば黒化をもたらす誘電体中のイオン移動、または放電の効率を劣化させる空間電荷の累積である。
【００４４】
バイポーラの駆動プロセスのための前置回路装置として例えば修正されたフォワードコンバータが考察される。修正は、２次回路の電圧パルスに作用する１次回路側の電流の方向反転をフォワードコンバータのトランスで制御できるようにすることを目指して行われている。これは一般に２次回路側での方向反転のための相応の電子技術的な措置よりも容易である。
【００４５】
特にトランスはこのために１次回路側の２つの巻線を有しており、これらの巻線はそれぞれ２つの電流方向に対応している。したがって１次回路電流に対して２つの方向のうち一方のみが使用される。これは１次回路側の２つの巻線に交番的に電流が印加されることを意味する。例えばクロック制御用の２つのスイッチを１次回路で使用することにより、そのつど電流は２つの巻線のうち対応する一方の巻線によってクロックされる。このために２つの電流方向のそれぞれは固有のクロックスイッチとトランスの１次回路側の固有の巻線とに対応している。
【００４６】
本発明の前置回路装置が交流電流源で使用される場合、１次回路側の２つの電流方向に対して２つのメモリキャパシタを使用して、半周期ごとに交番的に交流電流源から充電を行うように構成すると有利である。一方の符号の交流電流の半周期は一方のメモリキャパシタに対して使用され、他方の符号の交流電流の半周期は他方のメモリキャパシタに対して使用される。これら２つのメモリキャパシタからはそれぞれの方向の電流が取り出される。これは前述したトランスの１次巻線の２重の構成とともに行われるが、本来必須のものというわけではない。１次回路側の唯一の巻線に対して相応のスイッチを介して交番的に２つのメモリキャパシタから給電することもでき、この場合各メモリキャパシタがそれぞれの電流方向に対応している。メモリキャパシタへの交流電流源からの給電には相応の整流器回路が使用され、その詳細は当業者には周知である。
【００４７】
図の説明
以下に添付の図に則して本発明の電極コンフィグレーションの幾つかの実施例を説明する。以下に示される個々の特徴はそれのみでもまた種々に組み合わせても本発明の対象となりうる。個別には、図１には正弦波状のアノードおよびカソードを備えた電極コンフィグレーションの概略図が示されている。図２には図１の電極コンフィグレーションのバリエーションが示されている。図３には矩形波状のアノードおよびカソードを備えた別の電極コンフィグレーションの概略図が示されている。図４には鋸歯状のアノードおよびカソードを備えた別の電極コンフィグレーションの概略図が示されている。図５には半円波状のアノードおよびカソードを備えた電極コンフィグレーションの概略図が示されている。図６にはバイポーラ駆動の手法のバリエーションに適した前置回路装置の概略的な回路図が示されている。図７には外部電圧と図６の照明装置の放電ランプを流れる電流との測定曲線図が示されている。
【００４８】
図１にはアノード１およびカソード２から成る電極コンフィグレーションの概略図が示されている。これらの電極は個々の条片ごとに交番的にほぼ相互に平行に延在している。右端および左端の直線状の接続部を除けば、ここでは全てのアノード１およびカソード２は正弦波状のメアンダ形状を有している。この場合１つ置きのアノード１どうし、および１つ置きのカソード２どうしは相互に同位相であり、上下に並んだアノードとカソードとは相互に逆位相である。
【００４９】
図１で正弦波形の上方に向かう弧３が最大値を表し、下方へ向かう弧４が最小値を表すとすると、相応にカソードの最大値３にはアノードの最小値４が対応し（またはその逆）、それぞれ上下の位相は逆になっている。相応に電界強度が最高となる位置はそれぞれ最大値３と最小値４との間にある。
【００５０】
前述の位置でまず個々の放電構造が形成されるが、これは図示されていない。充分な電力が入力結合されると、全ての優先位置が個々の各放電構造によって占有される。本発明によれば、例えば放電ランプに印加される外部電圧の振幅を高めることにより電力供給をさらに上昇させると、それぞれの放電構造は隣接する最大値３および最小値４の領域から拡大される。ここで相応に前置回路装置を電力制御することにより、エネルギは個々の放電構造が最大値３および最小値４によって定められる限界領域に達するまで、すなわち転換点の近傍に達するまで上昇する。この場合調光領域が得られ、この調光領域は個々の放電構造をカーテン状に拡大することにより、完全に連続的にカバーされる。この点については既に引用した同時出願の明細書を参照されたい。
【００５１】
図１にはさらに前述したジオメトリ量、すなわち半周期長ＳＬ、最小の放電距離ｄｍｉｎ、および最大の放電距離ｄｍａｘが示されている。この場合半周期長ＳＬは前述した調光機能の制御領域に相応しており、これにより放電構造の幅を調整できる。最小の放電距離は上下に並んだ最大値３と最小値４との間隔に相応する。最大の放電距離ｄｍａｘはそれぞれ対向側に示されている最大値３と最小値４との間隔ではなく、制御長ＳＬの外側の限界値での放電距離に相応する。正弦波の隣接の半周期は当該の制御長ＳＬには属さず、したがってこれ以上大きな放電距離ｄｍａｘは定められない。なぜなら隣接の半周期はそれぞれ対向側の隣接の各電極の放電に用いられ、または縁部電極では放電に使用されないからである。
【００５２】
ほぼ同一の構造が図２に示されている。ここでは最大値３と最大値４との間の転換点の領域に設けられている誘電体層の厚い部分が図中の線の切欠部によって示されている。
【００５３】
すなわち図示の実施例では全体としてアノード１およびカソード２は対称である。すなわちこれらの電極は相互に区別できない。これに応じて２種類の電極は誘電体層によってカバーされている。図２の領域５は層厚さの増大された誘電体層に相応する。
【００５４】
前述の発光物質の粒子性に関連するバリエーションもこの中間メアンダ領域５の特別な構造化により可能となる。
【００５５】
このような本発明の第１の実施例に関して、図中でもこれに相違しない。図１で言えば、アノード１およびカソード２の層厚さが交番的に変化する唯一の誘電体層を設けるか、または交互にコーティング部分と非コーティング部分とを設けなければならない。
【００５６】
これに代わるメアンダ形状が図３に示されており、ここではアノード１およびカソード２は矩形波形状を有している。相応して、最大値３および最小値４はこの実施例では局所的な点ではなくそれぞれの電極条片の１半周期に相応する。
【００５７】
この実施例では相応に鼻状突出部６が最大値３および最小値４に設けられている。突出部は対応する最小値４または最大値３に面している。
【００５８】
鼻状突出部６により放電構造の点弧開始が容易となり、放電構造は、電力供給が半周期の幅全体にわたって放電構造の拡大をもたらさない場合にもこの実施例で拡張された電極条片間の最大電界の領域の中央に固定される。
【００５９】
図３にも前述のジオメトリ量が示されている。半周期長ＳＬは最大値３の拡がりまたは最小値４の拡がりに相応する。最小の放電距離ｄｍｉｎは前述の鼻状突出部６の間の距離に相応し、これに対して最大の放電距離は電極の直線領域での放電距離に相応する。この図では最小距離ｄｍｉｎは最大距離ｄｍａｘよりも少しだけ小さいことが明らかである。
【００６０】
また簡単な点弧は鋸歯波形状として図４の実施例に示されたメアンダ形状によっても可能であることが示されている。
【００６１】
ここでは参照番号３、４でそれぞれ鋸歯波形状のメアンダ、すなわち最大値および最小値近傍の領域が示されている。最大値および最小値自体はそれぞれポイントとしての頂点７に相応しており、この頂点は図３に則して論じた鼻状突出部６と同様に点弧を容易にする機能を有している。
【００６２】
また図４には複数回述べたジオメトリ基準量ＳＬ、ｄｍｉｎ、ｄｍａｘが示されており、これについての説明は図１と同様である。
【００６３】
もちろんこの実施例でも、鋸歯波形状の各直線区間の中心領域に相応する中間メアンダ領域に図２の実施例の場合と同様の手段を設けることができる。ただしこれについては特に図示していない。
【００６４】
図５には半円波形状の電極線が示されており、各電極の形状は半円のシーケンスに相応する。この半円は交互に並べられ、それぞれの電極路の長手軸線に関して鏡映的に構成されており、上方へ向かう半円弧３が最大値と称され、下方へ向かう半円弧４が最小値と称される。言い換えれば図５の電極路は、図１の電極路から導出されたそれぞれの正弦波形状が適切な同位相の半円によって置換されたものと考えることができる。
【００６５】
最小の放電距離ｄｍｉｎ、最大の放電距離ｄｍａｘ、半周期長ＳＬのジオメトリ量に対して、図１〜図５の実施例については次の尺が相当する（ｍｍ）。
【００６６】
【表１】
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【００６７】
図１〜図５に示されている電極コンフィグレーションの全体を比較すると、図４のものが特に有利な点弧特性を示すことがわかる。
【００６８】
図３の実施例は種々の原因からあまり有利ではなくなっている。第１には比較的幅広の領域にわたって相互に近接して延在する電極条片により比較的大きなキャパシタンスが発生するためである。第２にはそれぞれ鼻状突出部６を除くと、拡張された最大値３および最小値４の領域では放電の前提条件の際だった位置依存性が見られなくなり、そのためにこの構造はさしあたり電力制御にはあまり適していない。ただしこの場合には、放電距離の変化とは別の手段により（例えば図１、図２、図４の実施例のように）例えば電極幅の変化によって得られる不均一性を得ることができる。その場合にのみ半周期長ＳＬは制御長となる。これについては先に引用した同時出願の明細書の電力制御の手法を参照されたい。
【００６９】
図４の鋸歯波形状は図１、図２の正弦波形状に比べて、鋸歯波形状の頂点７によりアノード側（バイポーラの場合にはその時点でのアノードの側）にも放電構造の所定の電流集中が起こるという欠点を有する。放電ひいては放電ランプの全体効率を最適化するためには、個々の放電を空間的にできる限り拡大し、電荷担体の濃度の高い領域をできる限り小さくまたは少なくしなければならない。
【００７０】
このように図１、図２に示されている２重正弦波形状により、放電の効率、全キャパシタンス、電力制御特性、達成可能な面積当たりの光強度、およびこの光強度の均一性などに関して有利な妥協点が提供される。
【００７１】
図５に示されている半円波形状は、図１、図２に示されている正弦波形状に比べて、制御長ＳＬの領域のグラジエントが小さいことが特徴である。このことは電力制御特性すなわち調光特性にプラスに作用する。以下に図５に示された電極コンフィグレーションに基づく実施例を詳細に説明する。
【００７２】
ここでは（図示していない）底部プレート、フロントプレートおよび周囲のフレームから形成された放電管を有する平面形ランプを扱う。プレートはガラスから成り、厚さ２ｍｍ、サイズ１０５ｍｍ×１３７ｍｍである。フレームの高さおよび幅はそれぞれ５ｍｍである。底部プレートの内面積は７８ｍｍ×１１０ｍｍである。底部プレートには図５の電極コンフィグレーションが配置されており、（図示していない）ガラスはんだ層が厚さ約１５０μｍでカバーされ、両側で誘電妨害形放電が発生するように構成されている。このようにこの種の平面形ランプはバイポーラの駆動プロセスのバリエーションに適している。さらに底部プレートおよびフレームの上にはＡｌ２Ｏ３またはＴｉＯ２から成る光反射性の層が被着されている。その後、内面全体に３バンド発光物質層が設けられる。放電管にはキセノンが約１３ｋＰａの圧力で充填される。ユニポーラの駆動で電圧パルス周波数が８０ｋＨｚである場合、制御量としてのピーク電圧により（図示していない）デルタ形状の部分放電の幅をそれぞれの制御長ＳＬの領域内で制御することができる。このようにしてピーク電圧が１．３９ｋＶから１．４９ｋＶへ高められる場合、平均のエネルギ収容量は７Ｗから１０Ｗへ高まる。
【００７３】
パルス駆動により誘電妨害形放電を種々の駆動条件で形成する特徴的な部分放電の形状および構造の詳細は、前述の国際公開第９４／２３４４２号明細書を参照されたい。
【００７４】
ここで図示された電極コンフィグレーションは全体としては平面形放射器に対して設けられており、このことは例えば先行の国際公開９８／４３２７７号明細書に記載されている。この文献の開示内容もここで言及しておく。技術的な個々の手段に関しては、後は前述の同時出願の明細書すなわちドイツ連邦共和国特許出願第１９８３３７０２．４号明細書"Dimmbare Entladungslampe fuer dielektrisch behinderte Entladungen"を参照されたい。
【００７５】
図６にはバイポーラの駆動プロセスのバリエーションのために構成された前置回路装置の概略的な回路図が示されている。この装置には外部の電圧パルスの交番変化する極性が誘電妨害形の放電ランプＬに印加される。例えばこれは図５に記載されたタイプの放電ランプである。このためにトランスＴは２つの１次巻線Ｗ１を有しており、これらの１次巻線は図６では相互に反対の巻回方向で示されている。各１次巻線は対応するスイッチングトランジスタＴＱに直列に電気的に配置されている。スイッチングトランジスタは固有の制御装置ＳＥを備えている。もちろん２つの制御装置は一体の制御装置の２つの機能部と解することもできる。シンボリックにしか示されていないが、２つの１次巻線は共通に制御されるのではなく、交番的にクロック制御される。２つの１次巻線の巻回方向が相互に逆であることにより、トランスＴは１次巻線がクロック制御される際にそれぞれ相反する極性の電圧パルスを２次回路Ｓに形成する。総合して言えば、図１の回路では１次巻線Ｗ１、スイッチＴＱ、および制御装置ＳＥから成る構造グループが２重に構成されており、巻線の巻回方向により符号の反転が制御される。
【００７６】
図７には外部のランプ電圧ＵＬおよびランプ電流ＩＬの相応の実際の測定曲線が示されている。ここで注意すべき点は、測定された外部ランプ電圧ＵＬは固有パルスの電圧と２次回路の自己振動の電圧とから成ることである。ただし後者の電圧は放電に対しては少なくとも決定的な影響を有さない。重要なのは本来の電圧パルスであり、この電圧パルスはパルス順方向点弧ないし逆方向点弧の相応のランプ電流パルスを生じさせ、国際公開第９４／２３４４２号明細書に示されていたような実効電力のパルス駆動を発生させる。外部のランプ電圧の点弧パルスも順方向点弧ないし逆方向点弧のランプ電流パルスもバイポーラの駆動プロセスであるということがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  正弦波状のアノードおよびカソードを備えた電極コンフィグレーションの概略図である。
【図２】  図１の電極コンフィグレーションのバリエーションの概略図である。
【図３】  矩形波状のアノードおよびカソードを備えた電極コンフィグレーションの概略図である。
【図４】  鋸歯状のアノードおよびカソードを備えた電極コンフィグレーションの概略図である。
【図５】  半円波状のアノードおよびカソードを備えた電極コンフィグレーションの概略図である。
【図６】  バイポーラ駆動の手法のバリエーションに適した前置回路装置の回路図である。
【図７】  図７には外部電圧と図６の照明装置の放電ランプを流れる電流との測定曲線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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