Forschung und Entwicklung von Flachlampen auf dem Prinzip der DBE inklusive Betriebsgerät

Im Rahmen einer Industriekooperation wird an der Entwicklung und Verbesserung einer großflächigen Flachlampe gearbeitet. Die Strahlungserzeugung basiert auf dem Prinzip der dielektrisch behinderten Entladung (DBE), welche besondere Anforderungen an das Betriebsgerät stellt, da gepulste Hochspannungen im Bereich von einigen kV innerhalb einer Mikrosekunde erzeugt werden müssen.

Die dielektrische behinderte Xe-Excimerentladung stellt eine Möglichkeit zur effizienten und flächigen Lichterzeugung dar. Gleichzeitig bietet die dielektrisch behinderte Entladung (DBE) in Xenon den Vorteil der Quecksilberfreiheit, hoher Lebensdauer (50.000 h) und geringer Temperaturabhängigkeit. Mindestens ein Dielektrikum trennt den Gasraum von den Elektroden. Dabei fällt die Feldstärke durch Aufbau eines Gegenfeldes nach dem Durchbruch der Entladung wieder ab und die Entladung erlischt selbstständig.
Obwohl Werner von Siemens die dielektrisch behinderte Entladung bereits 1857 entdeckte, werden derartige Entladungen erst in den letzten beiden Jahrzehnten z.B. als VUV-Strahler zur Oberflächenbehandlung oder zur Ozongewinnung eingesetzt.  Durch die Konversion der VUV-Strahlung mit Hilfe eines Leuchtstoffes wird zum Beispiel in Plasma Display Panels oder in Hintergrundbeleuchtungen für LCDs sichtbares Licht mit DBEs erzeugt. Durch den flachen Aufbau und die beliebige Wahl der Lampengeometrie eignet sich die DBE als Leuchtreklame. Für die Allgemeinbeleuchtung wurde von der Glasfirma Saint Gobain eine Lampe basierend auf der dielektrisch behinderten Entladung in Xe/Ne vorgestellt.
Für eine weitere Optimierung werden neu zu entwickelnde Betriebsgeräte, die eine hochfrequente, gepulste Hochspannung im Bereich einiger kV zur Verfügung stellen, entwickelt. Ziel dieser Arbeit ist es, einen homogenen und effizienten Betrieb zu ermöglichen. Den Schwerpunkt dieser Arbeit bilden Untersuchungen der Pulsanregung auf das Entladungsverhalten. Hierfür werden die inneren Größen, Plasmastrom und Plasmaspannung, erfasst und der Einfluss der Pulsform untersucht. Durch die Auswertung von Kurzzeitaufnahmen kann das Entladungsverhalten charakterisiert und eine Effizienzsteigerung durch Anpassung der Füllung und Anregungsform erreicht werden. 


 
Bild 4.2 Quecksilberfreie Flachlampe auf dem Prinzip der DBE mit einer Größe von 60 cm x60 cm und einer leuchtenden Fläche von 0,2 m²