DE10004133A1 - Abstrahlvorrichtung für hochintensives Licht - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abstrahlvorrichtung für hochintensives Licht mit einem Stützelement für eine elektrische Entladungslampe (1) mit dielektrischer Sperrschicht. Das Stützelement weist einen einfachen Aufbau und ein geringes Gewicht auf und ist einfach einzusetzen und auszutauschen. Die Entladungslampe (1) weist ein äußeres Rohr (11) und ein inneres Rohr (12) auf, die konzentrisch sind, um einen mit Inertgas gefüllten elektrischen Entladungsraum (14) auszubilden, der durch das äußere und das innere Rohr (11, 12) und ihre Stirnwände (13) definiert ist. Ein Metallstab (3) ist in das innere Rohr (12) der Entladungslampe (1) eingeführt. Ein Paar Klemmelemente (4) ist an beiden Enden des Metallstabs (3) befestigt, um die beiden Enden der Entladungslampe (1) zu klemmen. Zwischen dem Metallstab (3) und einer äußeren Elektrode (21) auf der Fläche des äußeren Rohrs (11) ist eine Wechselspannung angelegt. Kühlwasser fließt durch einen zwischen dem Metallstab (3) und dem inneren Rohr (12) gebildeten Raum (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Abstrahlvorrichtung für hochintensives Licht mit einer elektrischen Entladungslampe mit dielektrischer Sperrschicht zum Emit­ tieren einer hochenergetischen UV-Strahlung. Genauer gesagt, betrifft die Erfin­ dung ein Stützelement für eine derartige Abstrahlvorrichtung, das einen einfa­ chen Aufbau und ein geringes Gewicht aufweist und einfach zu montieren und auszutauschen ist.

Elektrische Entladungslampen mit dielektrischer Sperrschicht werden in einem großen Anwendungsgebiet eingesetzt, einschließlich dem Aushärten von UV- Aushärteharzen bei der Fabrikation von Halbleitervorrichtungen und Flüssigkri­ stall-anzeigevorrichtungen, dem Reinigen von Abgasen, und bei UV-Lichtquellen zum Synthetisieren chemischer Verbindungen.

Eine Querschnittansicht einer bekannten Abstrahlvorrichtung für hochintensives Licht ist in der Fig. 3 gezeigt. Eine derartige herkömmliche Ab­ strahlvorrichtung weist ein UV-durchlässiges dielektrisches äußeres Rohr 11 und ein aus Quarzglas oder Saphir hergestelltes dielektrisches inneres Rohr 12, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, und eine elektrische Entladungs­ lampe 1 mit dielektrischer Sperrschicht auf, die einen mit Inertgas oder Edelgas, wie beispielsweise Argon, Krypton, Xenon usw., gefüllten elektrischen Entla­ dungsraum 14 hat. Ferner weist das Gerät eine auf der Fläche des dielektri­ schen äußeren Rohrs 11 angeordnete lichtdurchlässige äußere Elektrode 21 (z. B. eine Netzelektrode, eine NESA-Schicht, usw.), eine spiralförmig auf der Flä­ che des dielektrischen inneren Rohrs 12 angeordnete innere Elektrode 22 und eine Wechselspannungsquelle (nicht gezeigt) zum Anlegen einer Wechselspan­ nung zwischen der äußeren Elektrode 21 und der inneren Elektrode 22 auf. In dem elektrischen Entladungsraum 14 wird mittels Plasmaentladung eine hochenergetische UV-Strahlung durch die Lagen der dielektrischen Rohre 11, 12 erzeugt.

Bei einer derartigen Abstrahlvorrichtung erfordert die elektrische Entladungs­ lampe 1 eine Zirkulation von Kühlwasser in dem dielektrischen Rohr 12 zum Kühlen der Entladungslampe 1. Zusätzlich zu der Kühleinrichtung erfordert die Entladungslampe 1 ein Stützelement 9 zum Stützen der Entladungslampe 1 ein­ schließlich der lichtdurchlässigen äußeren Elektrode 21 und der inneren Elek­ trode 22.

Ein derartiges Stützelement 9 weist ein langgezogenes Stabelement 91 auf, das länger als die zu stützende Entladungslampe 1 ist, ein Paar Vorsprünge 92, die sich von beiden Enden des Stabelements 91 erheben und jeder ein zu dem Sta­ belement 91 paralleles Gewindeloch 93 aufweist, Hülsenelemente 94, die in die entsprechenden Gewindelöcher 93 geschraubt sind, und in mittige Löcher der Hülsenelemente 94 eingesetzte Gleitelemente 95 auf, wobei jedes Element 95 mit einem Flansch 97 und einem sich erstreckenden Loch 96 versehen ist, um das Kühlwasser dorthindurch treten zu lassen.

Zum Stützen der Entladungslampe 1 durch das Stützelement 9 sind die Hül­ senelemente 94 von einer Außenseite der beiden Vorsprungelemente 92 zur Hälf­ te eingeschraubt, wobei die Gleitelemente 95 in die mittigen Löcher der entspre­ chenden Hülsenelemente 94 hineingeschoben sind. Beide Enden der Entla­ dungslampe 1 sind durch die Gleitelemente 95 über Verschlußdichtungen 5 geklemmt, die in den entsprechenden Flanschen 97 der beiden Gleitelemente 95 angeordnet sind. Durch weiteres Schrauben der Hülsenelemente 94 aufeinander zu werden die Gleitelemente 95 an ihren Flanschen 97 nach innen gedrückt, wodurch der Abstand zwischen den gegenüberliegenden Gleitelementen 95 ver­ ringert wird, um einen gewünschten Klemmdruck auf die Entladungslampe 1 aufzubringen. Schließlich sind Schläuche zur Zirkulation des Kühlwassers durch die sich erstreckenden Löcher 96 an Einlaß-/Auslaß-Kupplungen 98 der Gleitelemente 95 gekoppelt, wobei eine Wechselspannung zwischen der äußeren Elektrode 21 und der inneren Elektrode 22 der Entladungslampe 1 angelegt ist.

Das bekannte Stützelement 9 zum Stützen der Entladungslampe 1 neigt gegen­ wärtig zu großen Abmessungen und hohem Gewicht, weil es eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen muß, so daß sich die Entladungslampe 1 im Betrieb nicht deformiert.

Beim Anbringen einer durch das große und schwere Stützelement 9 gestützten Entladungslampe 1 an einem Anwendungsgerät ist die Gestaltungsfreiheit des Anwendungsgeräts nicht nur hinsichtlich der Größe und des Gewichts, sondern auch hinsichtlich des Austauschs der Entladungslampe 1 eingeschränkt, wenn diese das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abstrahlvorrich­ tung für hochintensives Licht mit einem Stützelement vorzusehen, das einen einfachen Aufbau und ein geringes Gewicht aufweist und einfach zu montieren und auszutauschen ist.

Erfindungsgemäß weist die Abstrahlvorrichtung ein Stützelement auf, das einen einfachen Aufbau und ein geringes Gewicht hat, wobei das Gerät die Eigenschaft hat, daß die Entladungslampe ohne weiteres montierbar und austauschbar ist.

Die Abstrahlvorrichtung umfaßt eine elektrische Entladungslampe mit dielektri­ scher Sperrschicht, die ein äußeres Rohr und ein inneres Rohr aufweist, die konzentrisch angeordnet sind, um einen durch das äußere und das innere Rohr und beide Stirnwände an beiden Enden des äußeren und inneren Rohrs definier­ ten elektrischen Ladungsraum auszubilden, der mit einem Inertgas gefüllt ist, und ein Stützelement. Die Abstrahlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stützelement aufweist: einen Metallstab mit einem äußeren Durchmesser kleiner als ein innerer Durchmesser des inneren Rohrs, wobei der Metallstab in das innere Rohr eingesetzt ist, und ein Paar Klemmelemente, die Durchgangslö­ cher zum Aufnehmen des Metallstabs und zum Klemmen der Entladungslampe an beiden Enden aufweisen, wobei eine Wechselspannung zwischen dem Metall­ stab und einer Elektrode auf einer Fläche des äußeren Rohrs angelegt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert oder in abhängigen Patent­ ansprüchen definiert.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug­ nahme auf die Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittansicht eines Endes eines ersten Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen Abstrahlvorrichtung:

Fig. 2 eine Querschnittansicht eines Endes eines zweiten Ausführungs­ beispiels der erfindungsgemäßen Abstrahlvorrichtung; und

Fig. 3 eine Querschnittansicht eines Endes einer bekannten elektri­ schen Entladungslampe, die durch ein Stützelement gestützt ist.

In der Fig. 1 ist ein Endabschnitt der Abstrahlvorrichtung in einer Quer­ schnittsansicht gezeigt. Die erfindungsgemäße Abstrahlvorrichtung weist eine elektrische Entladungslampe 1 mit dielektrischer Sperrschicht, die einen mit einem Inertgas (z. B. Argon, Krypton, Xenon, usw.) gefüllten elektrischen Ent­ ladungsraum 14 aufweist und von einem aus Quarzglas hergestellten UV-durch­ lässigen dielektrischen äußeren Rohr 11 und einem dielektrischen inneren Rohr 12 mit Stirnwänden 13 an beiden Enden umschlossen ist, die konzentrisch angeordnet sind, eine lichtdurchlässige äußere Elektrode 21, wie z. B. eine Netz­ elektrode, eine NESA-Schicht, usw., die auf der Fläche des dielektrischen äuße­ ren Rohrs 11 angeordnet ist, eine auf der Fläche des dielektrischen inneren Rohrs 12 angeordnete innere Elektrode 22, eine Wechselspannungsquelle (nicht gezeigt) zum Anlegen einer Wechselspannung zwischen der äußeren Elektrode 21 und der inneren Elektrode 22, und ein Stützelement für die Entladungslampe 1 auf.

Erstes Ausführungsbeispiel

Das Stützelement zum Stützen der Entladungslampe 1 weist einen in das innere Rohr 12 der Entladungslampe 1 eingesetzten Metallstab 3 mit einem äußeren Durchmesser kleiner als ein innerer Durchmesser des inneren Rohrs 12, der auch als innere Elektrode dient, und Klemmelemente 4 mit jeweils einem sich erstreckenden Loch auf, in das der Metallstab 3 zum Klemmen der beiden Endabschnitte der Entladungslampe 1 eingesetzt ist, wobei in der Fig. 1 ein Endabschnitt der Entladungslampe 1 in einer Querschnittansicht gezeigt ist.

Der Metallstab 3 ist an jedem Ende mit einem Gewinde für einen Schraubeingriff mit einer Mutter 6 ausgebildet und ist mit einem sich teilweise entlang der Mittelachse erstreckenden Loch 31, Löchern 32, 33, die in Verbindung mit dem axialen Loch 31 stehen, das mit einem gegebenen Abstand dazwischen radial gebohrt ist, und einer Schraube 34 zum Schließen des Endes des axialen Lochs 31 ausgebildet.

Jedes der Klemmelemente 4 weist ein Loch 41 zum Aufnehmen des entsprechen­ den Endes des Metallstabs 3 und eine Öffnung 43 auf, die in radialer Richtung zum Einsetzen einer Einlaß-/Auslaß-Kupplung 42 offen ist, durch die Kühl­ wasser hindurchtritt. Es ist auch eine Isolierkappe 8 vorgesehen, um jedes Ende der Klemmelemente 4 zu schützen.

Im Folgenden wird ein Montiervorgang der Entladungslampe 1 mit dem Stütz­ element beschrieben, das den Metallstab 3 und die Klemmelemente 4 aufweist. Zunächst wird der Metallstab 3 in das innere Rohr 12 der Entladungslampe 1 eingesetzt. Dann werden die Klemmelemente 4 an den beiden Enden der Ent­ ladungslampe 1 mit den entsprechenden Enden des Metallstabs 3 über die Ver­ schlußdichtungen 5 gekoppelt. Anschließend werden die Muttern 6 mit Distanz­ scheiben 61 auf die an jedem Ende des Metallstabs 3 ausgebildeten Gewinde geschraubt, um die beiden Enden der Entladungslampe 1 zu klemmen. Schließ­ lich werden Schläuche mit den beiden Kupplungen 42 gekoppelt, wobei zwischen der äußeren Elektrode 21 der Entladungslampe 1 und dem Metallstab 3 eine Wechselspannungsquelle angeschlossen wird, um das Montieren zu beenden.

Das Kühlwasser fließt von einer der Kupplungen 42 in das Loch 32 des Metall­ stabs 3 und tritt durch das axiale Loch 31 in einen zwischen dem Metallstab 3 und dem inneren Rohr 12 gebildeten Raum 7 hinein. Die Entladungslampe 1 wird gekühlt, während das Kühlwasser innerhalb des inneren Rohrs 12 fließt. Das Kühlwasser tritt durch das Loch 33, das axiale Loch 31 und das Loch 32 am entgegengesetzten Ende des Metallstabs 3 hindurch, wobei es aus der anderen Kupplung 42 austritt.

Der in das innere Rohr 12 eingesetzte Metallstab 3 verkleinert die Querschnitts­ fläche des Raums 7, wodurch der Durchsatz des Kühlwassers erhöht und der Kühlwirkungsgrad verbessert wird. Es ist an dieser Stelle festzustellen, daß der elektrisch leitfähige Metallstab 3 die innere Elektrode auf der Fläche des inneren Rohrs 12 der Entladungslampe 1 ersetzen kann, die bei der in der Fig. 3 gezeig­ ten bekannten Entladunglampe erforderlich ist.

Zweites Ausführungsbeispiel

Das Stützelement zum Stützen der Entladungslampe 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 2 teilweise (nur ein End­ abschnitt davon) gezeigt. Das Stützelement weist einen Metallstab 3, der zum Einsetzen in das innere Rohr 12 der Entladungslampe 1 einen äußeren Durch­ messer kleiner als der innere Durchmesser des inneren Rohrs 12 hat, und Klemmelemente 4 auf, um beide Endabschnitte der elektrischen Entladungs­ lampe 1 zu klemmen.

Der Metallstab 3, der auch als eine innere Elektrode dient, ist an beiden Enden mit Gewinden ausgebildet, um mit Muttern 6 in Schraubeingriff zu stehen. Jedes der Klemmelemente 4 ist mit einem Durchgangsloch 41, in das der Metall­ stab 3 eingesetzt ist, einem Loch 43, das für ein Einsetzen einer Einlaß-/ Auslaß-Kupplung 42 in radialer Richtung offen ist, und einer konzentrischen Öffnung 44 ausgebildet, die einen größeren Durchmesser als der äußere Durch­ messer des Metallstabs 3 hat.

Beim Montieren wird der Metallstab 3 in die Entladungslampe 1 eingesetzt, die Klemmelemente 4 werden an beiden Enden der Entladungslampe 1 mit den ent­ sprechenden Enden des Metallstabs 3 über Verschlußdichtungen 5 zusammen­ gebracht, und anschließend werden die Klemmelemente 4 an beiden Enden der Entladungslampe 1 befestigt. Die Klemmelemente 4 werden dann an beiden Enden der Entladungslampe 1 durch Festziehen der Muttern 6 mit Distanzschei­ ben 61 am Metallstab 3 befestigt. Anschließend werden Schläuche zur Zirkula­ tion des Kühlwassers an die beiden Kupplungen 42 gekoppelt, wobei zwischen der äußeren Elektrode 21 der Entladungslampe 1 und dem Metallstab 3 eine Wechselspannungsquelle angeschlossen wird, um das Montieren zu beenden.

Das Kühlwasser fließt von einer der Kupplungen 42 durch die Öffnung 44 zwi­ schen dem Metallstab 3 und dem Klemmelement 4 und den Raum 7 hindurch, um das innere Rohr 12 zu kühlen, bevor es durch die Öffnung 44 zwischen dem Metallstab 3 und dem anderen Klemmelement 4 und die andere Kupplung 42 am entgegengesetzten Ende des Metallstabs 3 ausgelassen wird.

Die Querschnittsfläche des zwischen dem inneren Rohr 12 und dem Metallstab 3 gebildeten Raums 7 wird durch den Metallstab 3 in dem inneren Rohr 12 wesentlich verkleinert, wodurch der Durchsatz des Kühlwassers erhöht und der Kühlwirkungsgrad verbessert wird.

Die erfindungsgemäße Abstrahlvorrichtung erfordert eine geringere Anzahl an Komponenten für das Stützelement zum Stützen und Kühlen der Entladungs­ lampe 1. Im Vergleich zu der bekannten Ausgestaltung weist das Stützelement einen einfacheren Aufbau und ein geringeres Gewicht auf, wobei es beim Montie­ ren und Austauschen dennoch sehr einfach zu handhaben ist.

Claims (8)

1. Abstrahlvorrichtung für hochintensives Licht, mit:
einer elektrischen Entladungslampe (1) mit dielektrischer Sperrschicht, die ein äußeres Rohr (11) und ein inneres Rohr (12) aufweist, die konzentrisch angeordnet sind, um einen durch das äußere und das innere Rohr (11, 12) und beide Stirnwände (13) an beiden Enden des äußeren und des inneren Rohrs (11, 12) definierten elektrischen Entladungsraum (14) auszubilden, der mit einem Inertgas gefüllt ist, und
einem Stützelement,
dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement aufweist:
einen Metallstab (3) mit einem äußeren Durchmesser kleiner als ein innerer Durchmesser des inneren Rohrs (12), wobei der Metallstab (3) in das innere Rohr (12) eingesetzt ist; und
ein Paar Klemmelemente (4), die Durchgangslöcher (41) zum Aufnehmen des Metallstabs (3) und zum Klemmen der Entladungslampe (1) an beiden En­ den aufweisen, wobei
eine Wechselspannung zwischen dem Metallstab (3) und einer Elektrode (21) auf einer Fläche des äußeren Rohrs (11) angelegt ist.

2. Abstrahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kühlwasser in einem zwischen dem Metallstab (3) und dem inneren Rohr (12) gebildeten Raum (7) fließt.

3. Abstrahlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß-/Auslaß-Kupplungen (42) in den Klemmelementen (4) ausgebildet sind, die mit dem zwischen dem Metallstab (3) und dem inneren Rohr (12) gebildeten Raum (7) in Verbindung stehen.

4. Abstrahlvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß axiale und radiale Löcher (31, 32, 33) an jedem Endabschnitt des Metall­ stabs (3) ausgebildet sind, um einen Weg für das Kühlwasser vorzusehen.

5. Abstrahlvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Klemmelemente (4) mit einem radialen Loch (43) sowie einem kon­ zentrischen Loch (44) ausgebildet ist, das zur Aufnahme des entsprechenden Endes des Metallstabs (3) einen größeren Durchmesser als das Durchgangsloch (41) aufweist.

6. Abstrahlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Verschlußdichtungen (13) zwischen den entsprechenden Klemmelementen (4) und den Enden der Entladungslampe (1) angeordnet sind.

7. Abstrahlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente (4) durch Muttern (6) an den entspre­ chenden Enden des Metallstabs (3) befestigt sind.

8. Abstrahlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente (4) mit Isolierkappen (8) bedeckt sind.