[发明专利]气体放电灯

说明书

本发明涉及一种气体放电灯，该放电灯具有一个在其中充满充气压力达到p的填充气的气体放电室和至少一个电容性激发机构。

已知的气体放电灯包括一个充满充气压力达到p的填充气的、在其中发生气体放电的气密室以及通常为两个、被封置于所述的放电室中的金属电极。一个电极供给放电电子，这些电子通过第二电极返回外电流电路。电子的供给通常是借助于热离子发射(热电极)进行的，但是也可以由在强电场中的发射得到或直接由离子轰击(离子诱导二次发射)(冷电极)得到。然而，气体放电灯的运行也可以不借助于导电电极。在电感运行模式中，电荷载体直接由高频(在低压气体放电灯的情况下通常高于1MHz)电磁AC场在气体空间中产生。电子在这种电感型灯的放电室内的环路中运动，在这样的运行模式中不存在常规的电极。电容性激发机构在电容型运行模式中常常被用作电极。这些结构是由绝缘体(电介质)构成的，这些材料在一侧接触气体放电，在另一侧与外电流电路导电连接(例如借助于金属接触)。在将AC电压加到电容性激发机构上时，在放电室中产生一个AC电场，电荷载体就是沿该电场的电力线运动。电容型灯类似于高频运行条件下(＞10MHz)的电感性灯，这是因为这里的电荷载体也是在整个气体空间中产生的。激发机构的电介质材料的表面性能在这里是次要的(即所谓的α-放电模式)。在低频下，电容型灯改变了它们的运行模式，而对放电重要的电子必须在最初发射于电介质激发机构的表面并且在所谓的阴极下降区增加，以保持放电。因此，电介质材料的发射性能对于灯的运行(即所谓的γ-放电模式)是至关重要的。在γ-放电模式中，紧邻电介质表面形成一个很有限的等离子边界层，类似于采用冷金属阴极的DC辉光放电的阴极下降区。横跨这一边界层存在一个电压降Us，根据电流密度该电压降可能达到100V以上。由于在边界层消耗的功率反过来不产生光，所以，相应的功率U_s·I表示发光的功率损失。I表示通过灯的电流。因此，γ-放电模式的电容耦合型灯具有实际上降低了的发光效率(1m／W)。

气体放电灯需要它们运行所必须的电子驱动器电路，它激发灯中的气体放电，并在电路中为灯提供运行的镇流器。如果在外电路中没有适合的镇流阻抗，那么气体放电灯中的电流将由于放电室中的气体空间中电荷载体的数量上升而增加，以致于达到使灯被迅速破坏的程度。

从美国专利US2624858中可以了解到这样的气体放电灯。采用电容性电极的放电灯是借助于在低于120Hz的运行频率之下具有大于100的高介电常数ε(最好ε＞2000)的电介质材料运行的。在这里，外电压应该在500V和10，000V之间。对于这样的电容性气体放电灯的运行来说，带有电子驱动器单元的电路也是必须的。通过经由电介质材料电容耦合向气体放电灯提供电功率。电介质材料将金属电极与气体放电隔离。电介质材料的高比电容(specific capacitor)特性意味着在金属电极上被诱导出的电荷导致气体放电灯中的填充气的电离和放电。γ-放电模式还导致在气体放电灯中毗邻电解质表面形成等离子边界层，在此出现的较大的功率损失有损于灯的发光效率。

本发明的目的是提供一种具有发光效率增加的、电容性激发的气体放电灯。

该发明目的是这样实现的：提供一个电介质材料电极以构成至少一个电容性激发机构，该电极与气体放电室相连接，并且至少围成一个面积为A和容积为V的中空空间，对此，实际上是p·V／A＜1333cm·Pa。按照已知的方式，气体放电灯包括一个放电室，该放电室是透明的或者是可以透过所需要的辐射的，该放电室有填充气压为P的常用填充气(例如：在低压气体放电灯的情况下是稀有气体或者是加汞的稀有气体)填充。放电室包括至少两个局部被隔开的电极或激发机构其中至少一个被制成电容性激发机构。例如，根据本发明的电容性激发机构还可以与一个金属电极组合。该电容性激发机构是用一个由适合的电介质材料，例如玻璃、陶瓷材料、聚合物，或它们的混合物构成的，并且被设计用于利用导电接触连接外电压源的电极构成。该电容性激发机构还可以包括几层不同电介质材料所构成的层。这种电介质的或电容性的电极的形状要制作的使得它具有一个中空空间。除去与放电室的连接之外，所述的中空空间要以气密方式封闭。在电极的内部，该空间的表面积为A，而所包围的容积为V，对它的测量直到它与气体放电室的连通处。根据本发明，中空空间的尺寸要使得p·V／A＜1333cm·Pa，填充气压p是以Pa为单位给出的。显然，在本发明的范围内各种不同的激发机构的实施例，例如使用共同形成一个电介质电极的平行排列的几个电极，也是可以接受的。