DE102014110686A1 - Treiberschaltkreis, Lampenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung - Google Patents

Treiberschaltkreis, Lampenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung Download PDF

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Abstract

Ein Treiberschaltkreis (100) für eine Gasentladungslampe (112) kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen Folgendes aufweisen: einen ersten Anschluss (202) und einen zweiten Anschluss (204) zum Anschließen einer Gasentladungslampe (112) an den Treiberschaltkreis (200); einen Kondensator (110c), welcher mit dem ersten Anschluss (202) und dem zweiten Anschluss (204) derart gekoppelt sein kann, dass der Kondensator (110c) vermittels der Gasentladungslampe (112) entladen werden kann; eine erste Spule (210), welche zwischen den ersten Anschluss (202) und den Kondensator (110c) geschaltet sein kann; und eine zweite Spule (212), welche zwischen den zweiten Anschluss (204) und den Kondensator (110c) geschaltet sein kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Treiberschaltkreis, eine Lampenanordnung und ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung.
  • Im Allgemeinen kann ein Substrat mittels Licht prozessiert, z.B. bearbeitet oder erwärmt werden. Dazu kann das Licht mittels einer Gasentladungslampe erzeugt werden und das Substrat mit dem erzeugten Licht bestrahlt werden.
  • Eine Gasentladungslampe weist herkömmlicherweise eine Kathode und eine Anode innerhalb eines gasgefüllten transparenten Entladungsgefäßes auf, wobei es beim Zünden der Gasentladungslampe zu einer Gasentladung unter Aussendung von Licht (sichtbares Licht, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht) kommt. Im Allgemeinen kann eine Gasentladungslampe als Blitzlampe betrieben werden, indem beispielsweise ein Kondensator durch die Gasentladungslampe hindurch gepulst entladen wird (gepulste Gasentladung), wobei mittels der Blitzlampe ein Lichtblitz erzeugt werden kann. Je kürzer die Pulsdauer einer gepulsten Gasentladung ist, umso größer kann eine von der Gasentladungslampe umgesetzte elektrische Spitzenleistung sein, welche zum Teil als Strahlungsleistung in Form von Licht von der Gasentladungslampe abgegeben wird. Beispielsweise kann mittels des Kondensators eine elektrische Spitzenleistung im Kilowatt-Bereich oder Megawatt-Bereich bereitgestellt werden, mittels der die Gasentladung in der Gasentladungslampe gespeist wird. Umso größer die Strahlungsleistung des erzeugten Lichts ist, desto größer kann die Temperatur sein, auf die ein Substrat mittels des Licht erwärmt werden kann.
  • Herkömmlicherweise wird eine gepulste Gasentladung in einer Gasentladungslampe mit einer Pulsdauer zwischen 100 µs und 20 ms erzeugt, so dass anschaulich eine möglichst große Spitzenleistung erreicht wird.
  • Je nach Anwendung werden verschiedene Pulsdauern eingestellt. Dies geschieht herkömmlicherweise mittels Anpassung der Kapazität des Kondensators sowie durch Einstellung der Induktivität einer zu dem Kondensator in Reihe geschalteten Impedanz, welche zusammen mit der Blitzlampe einen Schwingkreis bildet.
  • Eine bei der Gasentladung auftretende Ablation der Kathode, welche durch beschleunigte Ionen des Plasmas hervorgerufen wird, führt zu einer Schwärzung der Innenwandung des Glaskörpers im Kathodenbereich. Mit zunehmendem Schwärzungsgrad wird immer mehr Licht auf der Glasoberfläche absorbiert, so dass ab einem bestimmten Zeitpunkt die dabei auftretenden thermomechanischen Spannungen zum Glasbruch führen. In diesem Fall (Fehlerfall) können Fehlerströme zwischen den Elektroden der Blitzlampe und masseführenden Bauteile einer Anlage auftreten, die ein Vielfaches über den regulären Betriebsströmen liegen.
  • Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, einen Treiberschaltkreis zum Betreiben einer Gasentladungslampe derart bereitzustellen, dass die im Fehlerfall auftretenden elektrischen Ströme begrenzt werden können, so dass ein Beschädigen des Treiberschaltkreises vermieden werden kann. Dazu kann der Treiberschaltkreis zwei Impedanzen aufweisen, welche derart mit der Gasentladungslampe gekoppelt sind, dass die Anode und die Kathode der Gasentladungslampe jeweils über eine der zwei Impedanzen mit dem Kondensator gekoppelt sind, so dass die Impedanzen eine Stromanstieg im Fehlerfall begrenzen und der Treiberschaltkreis anschaulich vor zu hohen elektrischen Stromstärken geschützt sein oder werden kann.
  • Die zwei Impedanzen können gemäß verschiedenen Ausführungsformen mittels zweier elektromagnetischer Spulen bereitgestellt werden. Je größer die elektrische Spitzenleistung ist, welche einer Gasentladungslampe durch die zwei Spulen hindurch zugeführt wird, umso größer kann die elektrische Stromstärke sein, für welche die zwei Spulen ausgelegt sein müssen. Zum Auslegen einer Spule für große elektrische Stromstärken (z.B. mehr als 10 kA) kann beispielsweise ein Querschnitt eines zu der Spule gewickelten Drahts vergrößert werden (so dass der Draht anschaulich einen möglichst geringen elektrischen Widerstand aufweist), wobei damit die Baugröße der Spule steigt. Die Baugröße der zum Betreiben einer Gasentladungslampe mit einer elektrischen Spitzenleistung im Megawatt-Bereich oder Gigawatt-Bereich notwendigen Spulen kann den zur Verfügung stehenden Bauraum einer herkömmlichen Prozessieranlage übersteigen, was besonders beim Betreiben mehrerer Gasentladungslampen das Unterbringen der Spulen in der Prozessieranlage erschwert. Werden herkömmliche Spulen zum Verringern des Platzbedarfs dichter gepackt, beispielsweise zwei- oder mehrlagig gewickelt, wird hingegen ein Kühlen der Spulen erschwert, was deren Lebensdauer verringern kann. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der hohen Induktionsspannungen, welche bei hohen Strömen entstehen und eine hochspannungsfeste Isolation zwischen den Lagen der Spule erforderlich macht.
  • Der Einsatz von ferromagnetischen Kernen zur Steigerung der Induktivität ist aufgrund der hohen Stromstärken und damit verbundenen Magnetfelder nicht möglich, da es bereits bei sehr viel kleineren Strömen zu einer magnetischen Sättigung des Kerns kommt.
  • Ein anderer Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, einen Treiberschaltkreis zum Betreiben einer Gasentladungslampe derart bereitzustellen, dass die zwei Spulen möglichst platzsparend eingerichtet sind. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass eine herkömmliche Prozessanlage umgerüstet werden kann, ohne den zur Verfügung stehenden Bauraum (welcher für eine herkömmliche Spule ausgelegt sein kann) der herkömmlichen Prozessanlage erweitern zu müssen. Somit können die Spulen eines Treiberschaltkreises möglichst nah an der damit versorgten Gasentladungslampe angeordnet werden, so dass eine elektrische Zuleitung zum Koppeln der zwei Spulen mit der Gasentladungslampe möglichst kurz eingerichtet werden kann. Ferner kann der Treiberschaltkreis gemäß verschiedenen Ausführungsformen derart bereitgestellt sein, dass die zwei Spulen effektiv gekühlt werden können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein wirtschaftliches Umrüsten bestehender Anlagen und/oder Ausrüsten neuer Anlagen mit einem Treiberschaltkreis ermöglicht werden, welcher derart eingerichtet ist, dass dieser gegenüber einem Beschädigen im Fehlerfall geschützt sein kann.
  • Ein Treiberschaltkreis für eine Gasentladungslampe kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen Folgendes aufweisen: einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss zum Anschließen einer Gasentladungslampe an den Treiberschaltkreis (die an den Treiberschaltkreis angeschlossene Gasentladungslampe kann anschaulich mittels des Treiberschaltkreises betrieben werden); einen Kondensator, welcher mit dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss derart gekoppelt ist, dass der Kondensator vermittels der (angeschlossenen) Gasentladungslampe entladen werden kann (wenn die Gasentladungslampe gezündet wird); eine erste Spule, welche zwischen den ersten Anschluss und den Kondensator geschaltet ist; und eine zweite Spule, welche zwischen den zweiten Anschluss und den Kondensator geschaltet ist.
  • Der Treiberschaltkreis kann (z.B. können der erste Anschluss und der zweite Anschluss) derart eingerichtet sein, dass eine lange Gasentladungslampe, z.B. mit einer Länge von mehr als 1 m, angeschlossen (mit anderen Worten elektrisch mit dem Kondensator gekoppelt) werden kann, so dass der Kondensator durch die Gasentladungslampe hindurch entladen werden kann, wenn die Gasentladungslampe gezündet wird. Beispielsweise können der erste Anschluss und der zweite Anschluss einen entsprechenden Abstand zueinander aufweisen, so dass zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss eine lange Gasentladungslampe passt.
  • Beispielsweise können der erste Anschluss und der zweite Anschluss einen Abstand zueinander in einem Bereich von ungefähr 0,1 m bis ungefähr 5 m aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 4,5 m, z.B. in einem Bereich von ungefähr 3 m bis ungefähr 4,5 m.
  • Der erste Anschluss und der zweite Anschluss können anschaulich Teil eines Lampensockels zum Aufnehmen der Gasentladungslampe sein, wobei der Lampensockel zum Halten der Gasentladungslampe eingerichtet sein kann. Die in dem Lampensockel aufgenommene Gasentladungslampe kann dann an den Treiberschaltkreis angeschlossen sein.
  • Die Gasentladungslampe kann mittels des Treiberschaltkreises gemäß verschiedenen Ausführungsformen als Blitzlampe, mit anderen Worten zum Erzeugen eines Lichtblitzes, betrieben werden.
  • Das Zünden einer Gasentladungslampe kann derart verstanden werden, dass ab dem Zeitpunkt des Zündens eine Gasentladung in der Gasentladungslampe abläuft unter Aussendung (mit anderen Worten unter Abgabe) von Licht (z.B. UV-Licht, sichtbares Licht und/oder Infrarotlicht). Die notwendige elektrische Energie zum Erzeugen der Gasentladung kann mittels des Kondensators bereitgestellt werden. Anschaulich kann die zum Erzeugen der Gasentladung notwendige elektrische Energie in dem Kondensator gespeichert werden. Während der Gasentladung kann der Kondensator durch die Gasentladungslampe hindurch entladen werden, wobei die elektrische Energie des Kondensators mittels der Gasentladungslampe in Strahlungsenergie umgewandelt wird. Die Strahlungsenergie kann von der Gasentladungslampe in Form des erzeugten Lichts abgegeben (emittiert) werden. Mit dem abgegebenen Licht kann z.B. ein Substrat bestrahlt werden zum Prozessieren des Substrats.
  • Wird die Gasentladungslampe als Blitzlampe betrieben, kann die Gasentladungslampe für eine vordefinierte Zeitspanne Licht (mit anderen Worten einen Lichtblitz) emittieren. Die vordefinierte Zeitspanne kann beispielsweise kürzer als ungefähr 20 ms sein, z.B. kürzer als ungefähr 10 ms, z.B. kürzer als ungefähr 1 ms, z.B. kürzer als ungefähr 0,5 ms, z.B. kürzer als ungefähr 250 µs.
  • Das von der Gasentladungslampe erzeugte Licht kann beispielsweise ultraviolettes (UV) Licht, sichtbares Licht und/oder infrarotes (IR) Licht aufweisen. Ferner kann die Wellenlänge des Lichts oder das Wellenlängenspektrum des Lichts in einem im UV-Bereich, im sichtbaren Bereich und/oder im IR-Bereich liegen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Gasentladungslampe ein mit einem Gas oder Gasgemisch (Leuchtmittel) gefülltes Entladungsgefäß, z.B. ein rohrförmiges Entladungsgefäß, (z.B. aus Glas, Quarzglas, oder einer Aluminiumoxid-Keramik) aufweisen. Beim Entladen des Kondensators vermittels der Gasentladungslampe kann das in dem Entladungsgefäß eingeschlossene Leuchtmittel mittels des Stromflusses durch das Leuchtmittel hindurch zum Leuchten angeregt werden und dabei Licht emittieren. Das rohrförmige Entladungsgefäß (Entladungsrohr) kann beispielsweise zylinderförmig sein, einen Durchmesser aufweisen und entlang einer (zum Durchmesser senkrecht verlaufenden) Richtung (Achse des rohrförmigen Entladungsgefäßes) längs erstreckt sein, bzw. eine entlang der Achse verlaufende Längserstreckung aufweisen. Beispielsweise kann das Entladungsgefäß als Glasrohr ausgebildet sein.
  • Eine Gasentladungslampe kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Längserstreckung oder eine Länge des Entladungsgefäßes (z.B. entlang der Achse eines Entladungsrohres) in einem Bereich von ungefähr 0,1 m bis ungefähr 5 m aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 4,5 m, z.B. in einem Bereich von ungefähr 3 m bis ungefähr 4,5 m. Alternativ kann eine rohrförmige Gasentladungslampe eine Längserstreckung in einem Bereich von ungefähr 0,1 m bis ungefähr 2 m aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,1 m bis ungefähr 1 m.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Entladungsgefäß einer Gasentladungslampe und/oder die Gasentladungslampe einen Durchmesser (quer zur Längserstreckung des Entladungsgefäßes) in einem Bereich von ungefähr 0,2 cm bis ungefähr 10 cm aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1,0 cm bis ungefähr 5,0 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1,5 cm bis ungefähr 2,0 cm.
  • Je größer die Ausdehnung (z.B. die Länge oder der Durchmesser) einer Gasentladungslampe ist, umso größer kann die Strahlungsleistung sein, welche mittels der Gasentladungslampe erzeugt werden kann, wenn die Gasentladungslampe gezündet wird. Ferner kann ein von einer Gasentladungslampe erzeugtes Belichtungsprofil (mit anderen Worten eine räumliche Verteilung der Lichtintensität) gleichmäßiger sein, je länger die Gasentladungslampe ist.
  • Die Gasentladung kann einen elektrischen Stromfluss mit einer zeitabhängigen elektrischen Stromstärke aufweisen (mit anderen Worten einen elektrischen Strompuls), wobei die elektrische Stromstärke ein Maximum (mit anderen Worten einen Spitzenstrom) aufweisen kann. Die Spitzenleistung welche einer Gasentladungslampe zugeführt werden kann, kann von dem Spitzenstrom definiert sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis derart eingerichtet sein, dass mittels des Kondensators eine Stromstärke (z.B. ein Spitzenstrom) von größer als ungefähr 1 kA bereitstellt werden kann, z.B. von größer als ungefähr 5 kA, z.B. von größer als ungefähr 10 kA. Dazu kann der Treiberschaltkreis einen entsprechend dimensionierten Kondensator aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis derart eingerichtet sein, dass mittels des Kondensators eine elektrische Spitzenleistung im Kilowatt-Bereich oder Megawatt-Bereich bereitgestellt werden kann, mittels der die Gasentladung in der Gasentladungslampe gespeist wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis derart eingerichtet sein (z.B. kann der Kondensator entsprechend dimensioniert sein), dass eine elektrische Energie zum Speisen der Gasentladung derart bereitgestellt werden kann, dass ein Vergrößern der Pulsdauer der Gasentladung mittels Vergrößerns der elektrischen Energie kompensiert werden kann. Beispielsweise kann der Treiberschaltkreis derart eingerichtet sein, dass bei einer Verdopplung der Pulsdauer (indem beispielsweise die Impedanz der Spulen vergrößert wird) eine mindestens um 20% vergrößerte elektrische Energie mittels des Kondensators des Treiberschaltkreises bereitgestellt werden kann. Die bereitgestellte Energie kann beispielsweise umso größer sein, desto größer die Spannung ist, mit welcher der Kondensator geladen wird oder desto größer eine Kapazität des Kondensators ist.
  • Alternativ kann eine Kondensatoranordnung 110c mit mehreren Kondensatoren verwendet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 110c oder die Kondensator-Anordnung 110c (je nach gewünschter Pulsdauer) eine Kapazität in einem Bereich von ungefähr 20 µF bis ungefähr 2000 µF aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 110c oder die Kondensator-Anordnung 110c eine Spannungsfestigkeit bis zu einer Spannung von mehr als 50 kV aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Gasentladungslampe und der Treiberschaltkreis derart eingerichtet sein, dass beim Zünden der Gasentladungslampe eine elektrische Spitzenleistung von mehr als ungefähr 1 kW umgesetzt wird, z.B. eine elektrische Spitzenleistung von mehr als ungefähr 100 kW, z.B. eine elektrische Spitzenleistung von mehr als ungefähr 10 MW, z.B. elektrische eine Leistung von mehr als ungefähr 1 GW.
  • In Abhängigkeit des Wirkungsgrades der Gasentladungslampe und des Treiberschaltkreises kann beim Zünden der Gasentladungslampe ein Teil der von der Gasentladungslampe umgesetzten Leistung in eine entsprechende Strahlungsleistung umgewandelt werden, welche von der Gasentladungslampe mittels Licht emittiert werden kann. Beispielsweise kann von der Gasentladungslampe eine Strahlungsleistung von mehr als ungefähr 0,4 MW emittiert werden, z.B. eine Strahlungsleistung von mehr als ungefähr 0,4 kW, z.B. eine Strahlungsleistung von mehr als ungefähr 40 kW, z.B. eine Strahlungsleistung von mehr als ungefähr 04 MW, z.B. eine Strahlungsleistung von mehr als ungefähr 400 MW. Beispielsweise können bei einem optimierten Schwingkreis ca. 40% der elektrischen Energie in Licht umgewandelt werden.
  • Anschaulich können die erste Spule, die zweite Spule und der Kondensator einen Schwingkreis bilden, welcher elektrische Schwingungen (periodisches Laden und Entladen des Kondensators) ausführen kann, wobei der Schwingkreis bzw. die elektrische Schwingung mittels der Gasentladungslampe gedämpft werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Spule, die zweite Spule und der Kondensator derart dimensioniert sein, dass ein Richtungswechsel der an dem Kondensator anliegenden Spannung (mit anderen Worten ein Überschwingen des Schwingkreises) vermieden werden kann. Es handelt sich somit um eine stark gedämpfte Schwingung bis hin zum aperiodischen Grenzfall. Anschaulich können die Gasentladungslampe, die erste Spule, die zweite Spule und der Kondensator derart miteinander wechselwirken, dass der Kondensator in einer möglichst kurzen Zeit einmalig entladen wird. Mit anderen Worten können die erste Spule, die zweite Spule und der Kondensator derart relativ zu der Gasentladungslampe abgestimmt sein, dass ein aperiodischer Grenzfall eingestellt ist, welcher eine maximale Lichtausbeute ermöglicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Geschwindigkeit, mit welcher der Kondensator durch die erste Spule und die zweite Spule entladen wird, von der Impedanz der ersten Spule und der zweiten Spule definiert sein. Mit anderen Worten kann die Pulsdauer der Gasentladung von dem Treiberschaltkreis definiert sein.
  • Die Pulsdauer der Gasentladung kann beispielsweise beschreiben, wie lange sich der Kondensator entlädt, mit anderen Worten wie lange der elektrische Strom beim Entladen des Kondensators durch die Gasentladungslampe hindurch fließt. Die Pulsdauer der Gasentladung kann als zeitliche Differenz zwischen zwei elektrischen Stromstärken der Gasentladung verstanden werden, welche ungefähr ein Drittel der maximalen Stromstärke der Gasentladung betragen kann. Anschaulich kann die Pulsdauer die Breite eines Strompulses beschreiben, welche bei einem Drittel der Höhe des Strompulses (der maximalen Stromstärke) gemessen wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis derart eingerichtet sein, dass eine gepulste Gasentladung in einer Gasentladungslampe mit einer Pulsdauer in einem Bereich von ungefähr 100 µs bis ungefähr 20 ms erzeugt werden kann, z.B. mit einer Pulsdauer von mehr ungefähr 200 µs, z.B. mit einer Pulsdauer von mehr als ungefähr 400 µs, z.B. mit einer Pulsdauer von mehr als ungefähr 800 µs, z.B. mit einer Pulsdauer von mehr als ungefähr 1600 µs, z.B. mit einer Pulsdauer von mehr als ungefähr 3200 µs.
  • Die Pulsdauer der Gasentladung kann beispielsweise umso größer sein, desto größer die Impedanz der ersten Spule und/oder der zweiten Spule ist, z.B. desto größer die Induktivität der ersten Spule und/oder der zweiten Spule ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spule (erste Drosselspule) eine Induktivität in einem Bereich von ungefähr 5 µH bis ungefähr 5 mH aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 µH bis ungefähr 300 µH.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Spule (zweite Drosselspule) eine Induktivität in einem Bereich von ungefähr 5 µH bis ungefähr 5 mH aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 µH bis ungefähr 300 µH.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spule und/oder kann die zweite Spule einen ohmschen Widerstand in einem Bereich von ungefähr 1 mΩ bis ungefähr 1000 mΩ aufweisen.
  • Eine Spule kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen einen um einen Kern (mit anderen Worten um einen Kernbereich) gewickelten Draht aufweisen. Der zur Spule gewickelte Draht kann ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen, z.B. ein Metall (z.B. Kupfer, Eisen, Stahl, Aluminimum) oder eine Metalllegierung (z.B. eine Kupfer-Aluminium-Legierung, eine Kupfer-Zink-Legierungen oder eine Stahllegierung).
  • Der Draht kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise ein Material mit einer hohen elektrischen Leitfähigkeit aufweisen (z.B. Kupfer oder Aluminium), z.B. mit einer elektrischen Leitfähigkeit von größer als ungefähr 1·106 S/m, z.B. von größer als ungefähr 1·107 S/m. Damit kann anschaulich erreicht werden, dass die aus dem Draht gewickelte Spule einen möglichst kleinen ohmschen Widerstand und damit eine geringe Verlustleistung aufweist und daher weniger gekühlt werden muss. Beispielsweise kann der Draht als Kupferdraht ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Blitzlampe einen elektrischen Widerstand von ein bis wenigen Ohm aufweisen, wobei der ohmsche Spulenwiderstand z.B. weniger als 10% davon betragen kann, damit die Verlustleistung möglichst gering ist.
  • Die Stabilität einer Spule kann erhöht werden, indem beispielsweise dem Material des Drahts ein anders Material beigemischt wird, z.B. Zinn, Blei, Kohlenstoff, Aluminium, usw. Dadurch kann beispielsweise die Zugfestigkeit des Drahts erhöht werden, so dass die Spule anschaulich stabiler ist. Der Draht kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Material mit einer hohen Zugfestigkeit aufweisen (z.B. eine Stahllegierung), z.B. mit einer Zugfestigkeit von mehr als ungefähr 200 N/mm2, z.B. von mehr als ungefähr 300 N/mm2, z.B. von mehr als ungefähr 400 N/mm2, z.B. von mehr als ungefähr 500 N/mm2, z.B. von mehr als ungefähr 600 N/mm2. Beispielsweise kann der Draht als Stahldraht ausgebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Spule und die zweite Spule jeweils einen separaten Leiter (mit anderen Worten eine elektrische Leitung, z.B. einen Draht) aufweisen. Mit anderen Worten kann die erste Spule mittels eines (zu der ersten Spule) gewickelten ersten Drahts gebildet sein, wobei die zweite Spule mittels eines (zu der zweiten Spule) gewickelten zweiten Drahts gebildet sein kann, wobei der erste Draht und der zweite Draht einen Abstand zueinander aufweisen können. Der erste Draht und der zweite Draht können jeweils separate Anschlüsse (Drahtenden) zum Kontaktieren der Drähte aufweisen und voneinander elektrisch isoliert sein. Mit anderen Worten kann der erste Draht zwischen einem ersten Anschlusspaar (welches zwei Anschlüsse aufweisen kann) geschaltet sein, wobei der zweite Draht zwischen einem zweiten Anschlusspaar (welches zwei Anschlüsse aufweisen kann) geschaltet sein kann.
  • Zum Verringern des ohmschen Widerstand und damit der Verlustleistung der Spule kann die Leitung (z.B. der Draht) der Spule eine große Querschnittsfläche (oder eine Ausdehnung quer zur Längserstreckung des Drahts) aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Draht eine Querschnittsfläche (mit anderen Worten einen Leiterquerschnitt) in einem Bereich von ungefähr 1 mm2 bis ungefähr 100 mm2 aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 25 mm2 bis ungefähr 50 mm2.
  • Der Draht kann einen rund (kreisrund) oder einen eckig (z.B. rechteckig oder quadratisch) geformten Querschnitt aufweisen. Ein Draht mit einem eckigen (z.B. rechteckig oder quadratisch) geformten Querschnitt (ein Vierkantdraht) kann beispielsweise eine höhere Raumerfüllung aufweisen, wenn dieser zu einer Spule gewickelt ist, als ein Draht mit rundem Querschnitt (Runddraht).
  • Ein zu einer Spule gewickelter Draht kann eine isolierende Beschichtung aufweisen. Mit anderen Worten kann der Draht mit einem isolierenden Material beschichtet (z.B. ummantelt) sein. Ein isolierendes Material kann einen Kunststoff, z.B. ein Polymer, ein Duromer, Silikon, einen Lack (z.B. Polyurethanlack), eine Thermoplaste, ein Polyesterimid, Epoxidharz oder ein Polyamid (z.B. Kapton) aufweisen. Ein isolierendes Material kann eine Durchschlagfestigkeit von mehr als ungefähr 10 kV/mm aufweisen, z.B. von mehr als ungefähr 20 kV/mm, z.B. von mehr als ungefähr 30 kV/mm, z.B. von mehr als ungefähr 40 kV/mm. Anschaulich kann die isolierende Beschichtung derart eingerichtet sein, dass ein elektrischer Durchschlag (mit anderen Worten ein Spannungsdurchschlag) zwischen zwei mittels der isolierenden Beschichtung getrennten Drähten (z.B. zwischen zwei Drahtwicklungen einer Spule) vermieden werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Spule und/oder die zweite Spule als Luftspule ausgebildet sein. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass die Induktivität der ersten Spule und/oder der zweiten Spule unabhängig von der Stromstärke ist. Anschaulich kann ein magnetisch leitfähiger Kern (z.B. ein ferromagnetisches Kernmaterial) sättigen, aufgrund der hohen Magnetfelder, welche mittels der ersten Spule und/oder der zweiten Spule beim Entladen des Kondensators erzeugt werden, z.B. schon bei geringen Stromstärken (z.B. kleiner als 1 kA), wobei im gesättigten Zustand des Kerns die Induktivität der Spulen sinkt.
  • Eine Luftspule kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen einen zu einer Spule gewickelten Draht aufweisen, wobei der Draht der Luftspule um einen unmagnetischen (z.B. diamagnetischen oder paramagnetischen) Kern (mit anderen Worten einen Kernbereich, welcher ein diamagnetisches oder paramagnetisches Material aufweist) gewickelt ist. Der unmagnetische Kern kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen von einem Material mit einer Permeabilität (magnetische Leitfähigkeit) von ungefähr 1 gebildet sein, z.B. von Luft, einem anderen Gas oder einem Kühlmittel (z.B. Kühlwasser, Transformatorenöl (Isolieröl) oder Silikonöl) oder einer anderen geeigneten unmagnetischen Flüssigkeit. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Kühlmittel, Luft oder ein anderes Gas zum Kühlen einer Spule verwendet werden, z.B. indem das Kühlmittel, Luft oder ein anderes Gas durch das Innere der Spule (Kernbereich) hindurch geleitet wird. Mit anderen Worten kann das Innere einer Luftspule von einem unmagnetischen Material gebildet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Spule und/oder die zweite Spule als Zylinderspule ausgebildet sein. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass ein Biegeradius des zur Spule gewickelten Drahts anschaulich möglichst gleichmäßig ist. Eine Zylinderspule kann einen zu einer Spule gewickelten Draht aufweisen, wobei der Draht der Zylinderspule um einen zylinderförmigen Kern (mit anderen Worten einen zylinderförmigen Kernbereich) gewickelt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Spule und die zweite Spule miteinander magnetisch gekoppelt sein. Mit anderen Worten kann ein von der ersten Spule erzeugtes Magnetfeld auf die zweite Spule wirken, so dass in der zweiten Spule ein Strom induziert wird. Beispielsweise kann ein Teil des von der ersten Spule erzeugten magnetischen Flusses die zweite Spule durchdringen, z.B. mehr als ungefähr 80% des von der ersten Spule erzeugten magnetischen Flusses, z.B. mehr als ungefähr 90%. Anschaulich können die zwei Spulen in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sein, und z.B. einen gemeinsamen Kernbereich aufweisen.
  • Damit kann z.B. erreicht werden, dass im Fehlerfall, wenn der Kondensator z.B. ausschließlich über die erste Spule entladen wird, ein von der ersten Spule erzeugtes erstes Magnetfeld in der zweiten Spule ein Strom und damit ein dem ersten Magnetfeld entgegengesetztes zweites Magnetfeld induziert, welches das Entladen des Kondensators über ausschließlich eine der beiden Spulen (z.B. im Fehlerfall) stärker verlangsamt, als wenn die zwei Spulen magnetisch entkoppelt (ungekoppelt) sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spule einen ersten Durchmesser und die zweite Spule einen zweiten Durchmesser größer als der erste Durchmesser aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spule innerhalb der zweiten Spule angeordnet sein. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass ein magnetisches Koppeln der zwei Spulen miteinander anschaulich möglichst groß ist. Dabei kann ein von einer der beiden Spulen ausgebildetes Magnetfeld die andere Spule beeinflussen und in dieser z.B. einen Strom induzieren. Beispielsweise kann das Entladen des Kondensators (z.B. im Fehlerfall) umso langsamer erfolgen, desto mehr die zwei Spulen magnetisch miteinander gekoppelt sind, bzw. desto größer der Teil des von einer der zwei Spulen erzeugten magnetischen Flusses ist, welcher die andere der zwei Spulen durchdringt, so dass eine elektrische Stromstärke eines im Fehlerfall fließenden Stroms begrenzt werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule ein Trägerrohr aus einem Dielektrikum zum Stabilisieren der beiden Spulen angeordnet sein. Das Dielektrikum kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein isolierendes Material aufweisen. Beispielsweise kann das Dielektrikum von einem Faserverbund (Faser-Kunststoff-Verbund) gebildet werden, wobei der Faserverbund in einen Kunststoff (z.B. ein Polyether, z.B. Kunstharz, wie Epoxidharz) eingebettete Fasern (z.B. Glasfasern, Kohlenstofffasern, Keramikfasern oder Aramidfasern) aufweisen kann, z.B. ein Laminat aus einem Gewebe aus Fasern (wie ein Glasfasergewebe oder ein Kohlenstofffasergewebe). Beispielsweise kann zum Ausbilden des Trägerrohrs ein in Epoxidharz getränktes Glasfasergewebe zu einem Trägerrohr gewickelt werden.
  • Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass die zwei Spulen eine gemeinsame Spulenanordnung bilden, wobei die zwei Spulen mittels des Trägerrohrs gehalten und stabilisiert werden können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Trägerrohr einen anderen geeigneten Kunststoff aufweisen, welcher beim Betreiben der zwei Spulen (z.B. wenn der Kondensator entladen wird) auftretende Kräfte aufnehmen kann.
  • Das Trägerrohr kann anschaulich derart stabil eingerichtet sein, dass die erste Spule und die zweite Spule an dem Trägerrohr befestigt sein oder werden können, so dass beim Betreiben der zwei Spulen (mit anderen Worten wenn Strom durch die zwei Spulen fließt) die erste Spule und die zweite Spule mechanisch stabilisiert werden können, um die Kräfte des strominduzierten Magnetfelds aufnehmen zu können. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass ein Bewegen benachbarter Drähte in einer Spule gegeneinander unterbunden wird, so dass eine Beschädigung der Isolierung der Drähte verhindert werden kann.
  • Ferner kann dadurch beispielsweise erreicht werden, dass die erste Spule von innen (z.B. mittels eines unmagnetischen Kühlmittels) und die zweite Spule von außen anschaulich effektiv gekühlt werden kann, da bis auf die dünne Isolation des Drahtes (Lackdraht) selbst kein Material einen Transport der beim Betrieb der zwei Spulen entstehenden Wärme behindert. Mit anderen Worten kann eine Wärmeverlustleistung der zwei Spulen möglichst groß sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Spule und/oder die zweite Spule einlagig gewickelt sein. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass im Vergleich zu einer mehrlagigen gewickelten Spule die parasitäre Kapazität (Parasitärkapazität) der Wicklungen (Drahtschleifen) untereinander reduziert werden können. Eine Parasitärkapazität kann beispielsweise den Scheinwiderstand einer Spule beeinflussen.
  • Eine einlagig gewickelte Spule kann einen zu der Spule schraubenlinienförmig (oder helixförmig) gewickelten Draht aufweisen, welcher in einer Lage (anschaulich nicht übereinander) um den Kern (oder Kernbereich) der Spule gewickelt ist. Mit anderen Worten weist eine einlagig gewickelte Spule keine Überkreuzungen des zu der Spule gewickelten Drahts auf.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Lampenanordnung Folgendes aufweisen: mindestens einen Treiberschaltkreis gemäß der vorangehenden Beschreibung; und eine an den Treiberschaltkreis angeschlossene Gasentladungslampe zum Erzeugen eines Lichtblitzes. Der Lichtblitz kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen erzeugt werden, wenn die Gasentladungslampe gezündet wird und der Kondensator durch die Gasentladungslampe hindurch entladen wird.
  • Eine Lampenanordnung kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen als Blitzlampenanordnung betrieben werden, z.B. indem die Gasentladungslampe als Blitzlampe betrieben wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Gasentladungslampe eine Ausdehnung von mehr als 1 m aufweisen, z.B. kann die Gasentladungslampe eine lange Gasentladungslampe sein, wie vorangehend beschrieben ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Gasentladungslampe wassergekühlt sein, wobei die Gasentladungslampe und der Treiberschaltkreis derart eingerichtet sein können, dass bei einer Entladung eines Kondensators des Treiberschaltkreises durch die Gasentladungslampe hindurch eine Energie von mehr als ungefähr 1 kJ umgesetzt wird, z.B. von mehr als ungefähr 10 kJ, z.B. von mehr als ungefähr 100 kJ.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Lampenanordnung ferner Folgendes aufweisen: ein Strömungsrohr (Hüllenrohr), welches die Gasentladungslampe derart umgibt, dass die Gasentladungslampe mittels einer in das Strömungsrohr eingebrachten Kühlflüssigkeit gekühlt werden kann, wobei der Zündschaltkreis eine zwischen dem Strömungsrohr und der Gasentladungslampe angeordnete Zündstruktur aufweist. Das Strömungsrohr kann eingerichtet sein, die Kühlflüssigkeit (z.B. Kühlwasser) aufzunehmen zum Kühlen der Gasentladungslampe mit der Kühlflüssigkeit. Anschaulich kann die Gasentladungslampe wassergekühlt sein, wobei die Gasentladungslampe innerhalb des Strömungsrohrs vom Kühlwasser umströmt und/oder bespült wird.
  • Alternativ kann die Gasentladungslampe mit Gas, z.B. Luft, Stickstoff oder einem anderen geeigneten Gasgemisch, gekühlt sein oder werden (mit anderen Worten beispielsweise luftgekühlt betrieben sein oder werden), wobei das Gas zum Kühlen der Gasentladungslampe in das Strömungsrohr eingebracht werden kann. Das Kühlen der Gasentladungslampe mittels Luft kann beispielsweise konstruktiv einfacher zu realisieren sein. Gegenüber einer wassergekühlten Gasentladungslampe kann der mittels Gas von der Gasentladungslampe weg transportierte Wärmestrom geringer sein, wobei beispielsweise der Betrieb mit einer geringeren Taktfrequenz (zeitlicher Abstand zwischen zwei Blitzen) notwendig sein kann, wenn die Gasentladungslampe mit Gas gekühlt ist, damit ein Überhitzen der Gasentladungslampe vermieden werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Lampenanordnung ferner Folgendes aufweisen: einen Reflektor zum Reflektieren eines Lichtblitzes, wobei der Reflektor mit einen Erdpotential (mit anderen Worten mit einer elektrischen Masse) gekoppelt ist, wobei zwischen dem Reflektor und dem Erdpotential ein elektrischer Widerstand geschaltet ist, so dass im Fehlerfall, wenn z.B. das Entladungsgefäß der Gasentladungslampe bricht, der Kondensator über den elektrischen Widerstand entladen werden kann.
  • Bricht (mit anderen Worten reißt) das Entladungsgefäß einer Gasentladungslampe beim Entladen des Kondensators, d.h. im so genannten Fehlerfall, können die Kathode und/oder die Anode der Gasentladungslampe elektrisch mit Bauteilen außerhalb des gerissenen Entladungsgefäßes (z.B. mit dem Reflektor oder einer Kammerwand) koppeln. Dabei kann das Entladen des Kondensators über die Bauteile außerhalb des gerissenen Entladungsgefäßes erfolgen. Wird zwischen dem Reflektor und dem Erdpotential ein elektrischer Widerstand geschaltet, kann anschaulich erreicht werden, dass beispielsweise eine Stromstärke eines über den Reflektor abfließenden Stroms (Fehlerstroms) verringert werden kann. Ein elektrischer Widerstand kann einen ohmschen Widerstand und/oder eine Impedanz (einen frequenzabhängigen Widerstand) aufweisen.
  • Ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung kann Folgendes aufweisen: Wickeln eines ersten Drahtes zu einer ersten Spule auf einen Wickelkörper; Auftragen eines Faserverbunds (Laminats aus Fasergewebe) auf die erste Spule derart, dass aus dem Faserverbund ein die erste Spule umgebendes Rohr (Trägerrohr) mit einer Wanddicke von mehr als 1 mm (z.B. mehr als 4 mm, z.B. mehr als 16 mm) gebildet wird zum mechanischen Stabilisieren der ersten Spule; Wickeln eines zweiten Drahtes zu einer zweiten Spule auf das Trägermaterial; und Entfernen des Wickelkörpers aus der ersten Spule.
  • Das Auftragen eines Faserverbunds (Laminats aus Fasergewebe) auf die erste Spule kann ein Tränken des Faserverbunds mit einem Harz, z.B. Epoxid-Harz, oder einem anderen Kunststoff aufweisen. Alternativ kann das Auftragen eines Faserverbunds das Aufwickeln eines mit Harz getränkter Faserverbundwerkstoff (z.B. ein Gewebe aus Fasern) auf die erste Spule aufweisen. Dadurch kann beispielsweise ein passgenaues Anfertigen des Faserverbunds an die erste Spule erreicht werden.
  • Alternativ kann ein vorgefertigtes Trägerrohr, z.B. ein Kunststoffrohr oder ein Faserverbundrohr, mit einem Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der ersten Spule auf die erste Spule aufgeschoben werden und anschließend der Zwischenraum mit einem Harz, z.B. Epoxid-Harz, oder einem anderen Kunststoff ausgegossen werden. Dadurch kann beispielsweise eine kostengünstige Fertigung erreicht werden.
  • Der Wickelkörper kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen zylinderförmig sein, so dass die erste Spule mit einem gleichmäßigen Innendurchmesser gewickelt werden kann.
  • Das Verfahren kann ferner Folgendes aufweisen: Aufweiten einer Expanderstruktur auf einen ersten Durchmesser, wobei die aufgeweitete Expanderstruktur den Wickelkörper bereitstellt; Verkleinern der Expanderstruktur auf einen dritten Durchmesser, welcher kleiner ist als der erste Durchmesser, nach dem Auftragen des Faserverbunds, so dass dieser aus der ersten Spule entfernt werden kann. Anschaulich kann die auf einen ersten Durchmesser aufgeweitete Expanderstruktur den Wickelkörper derart bereitstellen, dass die erste Spule mit einen gleichmäßigen Innendurchmesser gleich oder größer dem ersten Durchmesser gewickelt werden kann.
  • Die Expanderstruktur kann derart bereitgestellt sein, dass diese auf den dritten Durchmesser verkleinert werden kann, wobei der dritte Durchmesser derart klein ist, dass die Expanderstruktur von der ersten Spule gelöst werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Expanderstruktur beispielsweise einen Rohrexpander oder eine elastischen Zylinder (der entlang seiner Zylinderachse komprimiert werden kann) aufweisen.
  • Eine Lampenanordnung kann beispielsweise eine oder mehrere Gasentladungslampen (z.B. ein Lampenfeld) zum Erzeugen von Licht mit einer Lichtverteilung (z.B. mit einer Verteilung der Lichtintensität oder mit einem räumlichen Lichtfeld) aufweisen. Beispielsweise kann mittels der Lampenanordnung Licht mit einer Lichtverteilung in Richtung eines Belichtungsbereichs zum Belichten eines Substrats emittiert werden.
  • Die mehreren Gasentladungslampen können Teil eines gemeinsamen Lampenfelds zum Erzeugen von Lichtblitzen sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Lampenfeld mehrere Gasentladungslampen aufweisen, z.B. zwei, drei, vier, fünf, mehr als fünf, z.B. mehr als zehn oder z.B. mehr als zwanzig Gasentladungslampen. Zum Erzeugen von Lichtblitzen können die Gasentladungslampen eines Lampenfeldes einzeln, in Gruppen oder gemeinsam gezündet werden, wobei sich die von den jeweils gezündeten Gasentladungslampen erzeugten Lichtblitze überlagern können zum Bilden der Lichtverteilung.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1 einen herkömmlichen Treiberschaltkreis gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder schematischen Querschnittsansicht;
  • 2A bis 2E jeweils einen Treiberschaltkreis gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder schematischen Querschnittsansicht;
  • 3A bis 3E jeweils eine Blitzlampenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder schematischen Querschnittsansicht;
  • 4A eine Spulenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder schematischen Querschnittsansicht;
  • 4B eine Spulenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder schematischen Querschnittsansicht;
  • 4C und 4D jeweils eine Spulenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht oder schematischen Querschnittsansicht;
  • 5A eine Spulenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder schematischen Querschnittsansicht;
  • 5B bis 5D jeweils eine Spulenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Perspektivansicht;
  • 6 ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagram;
  • 7A und 7B jeweils eine Blitzlampenanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder schematischen Querschnittsansicht;
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • 1 veranschaulicht einen herkömmlichen Treiberschaltkreis 50 in einer schematischen Ansicht.
  • Herkömmlicherweise wird zum Betreiben einer Gasentladungslampe 112 eine Betriebsspannung mittels eines Kondensators 110c bereitgestellt, welcher mittels einer Stromversorgung 110u geladen werden kann. Der Kondensator 110c ist mit einer Kathode 112k und einer Anode 112a der Gasentladungslampe 112 elektrisch gekoppelt, so dass die Betriebsspannung an der Kathode 112k und der Anode 112a der Gasentladungslampe 112 anliegt, wenn der Kondensator 110c geladen ist.
  • In den folgenden Fällen und Beschreibungen kann der Treiberschaltkreis 50 derart eingerichtet sein, dass die Kathode 112k auf einer hohen, negativen Betriebsspannung liegen kann, wenn der Kondensator 110c geladen ist. Die Anode 112a kann dann direkt oder indirekt mit elektrischer Masse verbunden sein (mit anderen Worten geerdet sein). Alternativ, aber hinsichtlich der elektrischen Funktion gleichwertig, kann der Treiberschaltkreis 50 auch derart eingerichtet sein, dass die Anode 112a auf einer hohen, positiven Betriebsspannung liegen kann, wenn der Kondensator 110c geladen ist. Die Kathode kann dann direkt oder indirekt mit elektrischer Masse verbunden sein.
  • Soll die Gasentladungslampe 112 gezündet werden, wird mittels eines Zündgenerators 102 und eines Zündtransformators 104 ein Zündpuls erzeugt, welcher zum Einkoppeln in die Gasentladungslampe 112 auf einen Zünddraht 106 übertragen werden kann. Zündet die Gasentladungslampe 112, wird der Kondensator 110c über die Gasentladungslampe 112 hindurch entladen (Gasentladung), wobei ein elektrischer Stromfluss zwischen der Kathode 112k und der Anode 112a durch die Gasentladungslampe hindurch erzeugt wird. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Kondensator 110c entladen wird, wird von einer Drosselspule 110i definiert, durch welche der elektrische Stromfluss hindurch fließt. Umso schneller der Kondensator 110c entladen wird, desto größer kann eine Stromstärke des elektrischer Stromfluss durch die Gasentladungslampe hindurch und damit die Spitzenleistung sein welche der Gasentladungslampe zugeführt wird.
  • Aufgrund der Ablation der Kathode aufgrund beschleunigter Ionen bei herkömmlichen Gasentladungen kann ein Zerstäuben des Kathodenmaterials (Sputtereffekt) erfolgen, welches die Transparenz das Entladungsgefäß der Gasentladungslampe 112 im Verlauf des Betriebs der Gasentladungslampe 112 verringern kann. Dadurch kann das Entladungsgefäß 112r beim Blitzen große Mengen thermische Energie absorbieren, was zu mechanischen Spannungen und zu einem Brechen des Entladungsgefäßes 112r führen kann, wenn die mechanischen Spannungen die Belastbarkeit des Entladungsgefäßes 112r übersteigen. Ein Brechen des Entladungsgefäßes 112r ist in der Nähe der Kathode 112k (Kathodenbereich) wahrscheinlicher als in der Nähe der Anode 112a (Anodenbereich), da der Sputtereffekt an der Kathode 112k größer ist aufgrund der Ionenmasse, als der Sputtereffekt an der Anode 112a aufgrund der Elektronenmasse.
  • Bricht das Entladungsgefäß 112r der Gasentladungslampe 112 (im Fehlerfall), kann das Entladen des Kondensators über einen Reflektor 108, eine Kammerwand 108 oder den Zünddraht 106 erfolgen 101. Dabei kann sich ein Lichtbogen 101 zwischen der Kathode 112k und dem Reflektor 108 oder zwischen der Kathode 112k und dem Zünddraht 106 bilden. Da der Reflektor 108 herkömmlicherweise direkt mit der elektrischen Masse verbunden ist, kann nur die geringe Induktivität und der ohmsche Widerstand der Zuleitung (von einem bis wenigen µH bzw. einem bis wenigen mΩ) die elektrische Stromstärke des Lichtbogens (Fehlerstromstärke) begrenzen, so dass der Treiberschaltkreis aufgrund des schnellen Entladens des Kondensators und den damit verbundenen hohen Stromstärken (z.B. mehr als 100 kA) erheblich beschädigt werden kann.
  • Ferner fehlt im Fehlerstromkreis (der sich im Fehlerfall ausbildende, z.B. reduzierte, Stromkreis über den der Fehlerstrom abfließt) die strombegrenzende Impedanz der Blitzlampe. Wird der Kondensator beispielsweise ausschließlich über den Zünddraht 106 entladen, begrenzt die Induktivität des Zündtransformators 104 die Fehlerstromstärke.
  • Mit anderen Worten kann im Fehlerfall aufgrund des Lichtbogens 101 (Spannungsüberschlag 101) zwischen einer im Kathodenbereich (unterer Bereich der Blitzlampe) gebrochenen Gasentladungslampe und dem auf Massepotential liegenden Reflektor 108 und/oder der Kammerwand 108 eine hohe Fehlerstromstärke IC0 fließen, welcher wesentlich höher ist (z.B. um einen Faktor 10 bis 100) als die Stromstärke I0 (Entladungsstromstärke) im regulären Betriebsfall. Dies kann anschaulich wie ein Kurzschluss des Kondensators 110c wirken, wobei der Kondensator 110c zumindest partiell und/oder bis zum Totalausfall beschädigt werden kann. An der Oberfläche des Reflektors 108 können z.B. Brandspuren entstehen, die eine Inhomogenität hinsichtlich der optischen Eigenschaften bzw. der Belichtung nach sich ziehen und dessen Funktion beeinträchtigen können. Zur Entfernung dieser Brandspuren kann es beispielsweise notwendig sein den Reflektor zu wechseln oder aufwändig zu polieren.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Treiberschaltkreis derart eingerichtet sein oder werden, dass ein Begrenzen des Fehlerstroms ermöglicht wird, wie im Folgenden beschrieben wird.
  • Zum Dämpfen (Verringern) der Fehlerstromstärke kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen an eine Position 111 eine zusätzliche Drosselspule zwischen die Kathode 112k und den Kondensator 110c geschalten werden, wobei mittels der zusätzlichen Drosselspule die von dem Kondensator 110c zu der Kathode 112k hinfließende Fehlerstromstärke begrenzt werden kann. Da eine solche zusätzliche Drosselspule an Position 111 auf Betriebsspannung liegt, wenn der Kondensator 110c geladen ist, kann es erforderlich sein diese ausreichend spannungsfest einzurichten, damit diese keine Überschläge erzeugt.
  • Die zusätzliche Drosselspule kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen aus einem Stahldraht gewickelt sein oder werden, so dass diese einen höheren ohmschen Widerstand (ohmschen Spulenwiderstand), z.B. mehr als 0,1 Ohm, aufweist. als eine vergleichbare Spule aus Kupferdraht. Die damit verbundene Erhöhung der Verlustleistung der zusätzlichen Drosselspule kann beispielsweise mittels einer aktiven Kühlung abgeführt werden, damit ein Überhitzen der zusätzlichen Drosselspule vermieden werden kann.
  • Die zusätzliche Drosselspule kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen den Skineffekt (Stromverdrängung) ausnutzen. Der Skineffekt bewirkt anschaulich bei einer von Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leitung, dass im Inneren der elektrischen Leitung die Stromdichte niedriger ist als an der Oberfläche der elektrischen Leitungen, wobei der Widerstand der Leitung umso größer ist, desto größer die Frequenz des Wechselstroms ist.
  • Alternativ kann die zusätzliche Drosselspule gemäß verschiedenen Ausführungsformen an einer Position 113 zwischen den Reflektor 108 und das Erdpotential geschaltet werden. Damit kann anschaulich erreicht werden, dass die über den Reflektor 108 abfließende Fehlerstromstärke begrenzt wird. Die zusätzliche Drosselspule an einer Position 113 kann um einen ohmschen Widerstand (z.B. größer als 1 Ohm) zum Abbau der in dieser Spule im Fehlerfall gespeicherten Energie ergänzt werden. Damit der Strom über die zusätzliche Drosselspule an einer Position 113 abfließt und ein wirkungsvolles Begrenzen der Fehlerstromstärke erreicht wird, kann der Reflektor 108 mittels eines Halteelements isoliert von dem Erdpotential befestigt sein.
  • Wird die zusätzliche Drosselspule gemäß verschiedenen Ausführungsformen an einer Position 113 zwischen den Reflektor 108 und das Erdpotential geschaltet, kann sich ein zusätzlicher Lichtbogen 103 zwischen Reflektor 108 und Anode 112a ausbilden, wobei der Fehlerstrom in diesem Fall auf die zusätzliche Drosselspule an einer Position 113 und die Drosselspule 110i verteilt wird. Analog kann sich der zusätzliche Lichtbogen 103 zwischen Zünddraht und Anode 112a ausbilden, wobei die Induktivität des Zündtransformators 104 eine strombegrenzende Wirkung hat. In beiden Fällen kann mittels einer Drosselspule an der Position 111 die auftretende Fehlerstromstärke zusätzlich begrenzt werden.
  • Wird der ohmsche Widerstand gemäß verschiedenen Ausführungsformen anstatt an Position 113 an Position 115 zwischen der Anode 112a und dem Erdpotential geschaltet, kann beispielsweise darauf verzichtet werden, den Reflektor 108 gegenüber dem Erdpotential isoliert zu befestigen. Dabei kann im Fehlerfall eine Spannungsumkehr an dem Kondensator 110c auftreten, so dass es erforderlich sein kann die Zuleitung des Kondensators 110c auf der elektrischen Masseseite hochspannungsfest auszulegen und die Bauart des Kondensators 110c Umkehrspannungen zulassen muss. Ein Kondensator 110c, welcher eine Umkehrspannung im Betrieb ermöglicht, kann aufgrund der Bauweise eine geringere Energiedichte aufweisen, als ein Kondensator, welcher nicht auf eine bei einer Umkehrspannung im Betrieb ausgelegt ist. Dabei kann wobei es notwendig sein zum Kompensieren der geringeren Energiedichte den Kondensator dementsprechend größer zu dimensionieren, was zusätzliche Kosten verursachen kann.
  • 2A veranschaulicht einen Treiberschaltkreis 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht.
  • Der Treiberschaltkreis 100 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen derart eingerichtet sein, dass mittels des Treiberschaltkreises 100 eine Gasentladungslampe 112 betrieben werden kann. Dazu kann der Treiberschaltkreis 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen einen ersten Anschluss 202 und einen zweiten Anschluss 204 aufweisen. Die zwei Anschlüsse 202, 204 können zum Anschließen einer Gasentladungslampe 112 an den Treiberschaltkreis 100 eingerichtet sein. Beispielsweise können die zwei Anschlüsse 202, 204 jeweils einen freiliegenden Kontakt aufweisen, an den eine Gasentladungslampe 112 gekoppelt werden kann.
  • Ferner kann der Treiberschaltkreis 100 einen Kondensator 110c aufweisen, welcher mit den zwei Anschlüssen 202, 204 elektrisch gekoppelt sein kann. Dazu kann der Treiberschaltkreis 100 eine elektrische Leitung 206 (eine Zuleitung 206), z.B. ein elektrisch leitendes Kabel 206, aufweisen, welche die zwei Anschlüsse 202, 204 jeweils mit dem Kondensator 110c elektrisch leitend verbindet (so dass anschaulich jeder der zwei Anschlüsse 202, 204 jeweils mit einer der zwei Elektroden des Kondensators 110c elektrisch leitend verbunden ist).
  • Beispielsweise kann der Treiberschaltkreis 100 derart eingerichtet sein, dass der erste Anschluss 202 auf einer hohen, negativen Betriebsspannung liegen kann, wenn der Kondensator 110c geladen ist. Der zweite Anschluss 204 kann dann direkt oder indirekt mit elektrischer Masse verbunden sein (mit anderen Worten geerdet sein). Alternativ, aber hinsichtlich der elektrischen Funktion gleichwertig, kann der Treiberschaltkreis 100 beispielsweise derart eingerichtet sein, dass der zweite Anschluss 204 auf einer hohen, positiven Betriebsspannung liegen kann, wenn der Kondensator 110c geladen ist. Der erste Anschluss 202 kann dann direkt oder indirekt mit elektrischer Masse verbunden sein.
  • Ferner kann der Treiberschaltkreis 100 eine erste Spule 210 aufweisen, welche zwischen den ersten Anschluss 202 und den Kondensator 110c geschaltet ist. Ferner kann der Treiberschaltkreis 100 eine zweite Spule 212 aufweisen, welche zwischen den zweiten Anschluss 204 und den Kondensator 110c geschaltet ist.
  • Mittels der zwei derart in dem Treiberschaltkreis 100 angeordneten (und geschalteten) Spulen 210, 212 kann erreicht werden, dass eine Fehlerstromstärke im Fehlerfall sowohl zwischen dem ersten Anschluss 202 und dem Kondensator 110c, wie auch zwischen dem zweiten Anschluss 202 und dem Kondensator 110c wirksam begrenzt werden kann. Dazu kann die erste Spule 210 eine erste Induktivität und die zweite Spule 212 eine zweite Induktivität aufweisen. Umso größer die jeweilige Induktivität der zwei Spulen 110, 112 ist, desto stärker kann die Fehlerstromstärke reduziert werden. Anschaulich bewirkt eine größere Induktivität der Spulen ein langsameres Entladen des Kondensators 110c.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels der zwei derart in dem Treiberschaltkreis 100 angeordneten Spulen 210, 212 ferner erreicht werden, dass im Betriebsfall (d.h. wenn der Kondensator 110c durch die Gasentladungslampe 112 hindurch entladen wird) ein Entladen des Kondensators 110c verlangsamt erfolgt, wobei die Pulsdauer des durch die Gasentladungslampe 112 hindurch fließenden elektrischen Stroms vergrößert wird. Das Entladen des Kondensators 110c kann umso langsamer erfolgen (mit größerer Pulsdauer), desto größer die Induktivitäten der zwei Spulen 110, 112 sind.
  • Die Induktivität kann aufgrund der hohen elektrischen Stromstärke, welche durch die Gasentladungslampe fließt, wenn der Kondensator 110c entladen wird, mittels einer einlagigen Spule 210, 212 (z.B. einer Luftspule 210, 212) bereitgestellt werden, welche z.B. eine zylindrische Form (Zylinderspule) aufweisen kann. Damit kann erreicht werden, dass die Spule 210, 212 anschaulich einfacher gekühlt werden kann.
  • Alternativ kann eine einlagige Spule 210, 212 in Form eines Torus (als Toroidspule 210, 212) gewickelt sein oder werden. Damit kann erreicht werden, dass die von der Spule 210, 212 erzeugten magnetischen Streufelder verringert werden.
  • Zum Vergrößern der Induktivität kann eine Spule 210, 212 gemäß verschiedenen Ausführungsformen vergrößert werden (z.B. mehr Windungen (Wicklungen) oder einen größeren Wicklungsradius aufweisen). Je größer die Pulsdauer bzw. Induktivität einer Spule 210, 212 ist, desto größer kann der erforderliche Bauraum für die Spule 210, 212 sein, beispielsweise kann sich der erforderliche Bauraum mehr als verdoppeln, wenn die Induktivität der Spule 210, 212 verdoppelt wird.
  • Eine größere Spule 210, 212 kann ferner eine höhere Verlustleistung (aufgrund des höheren ohmschen Widerstandes des zu der Spule 210, 212 gewickelten Drahts) aufweisen, womit diese anschaulich gekühlt werden muss, damit ein Überhitzen der Spule 210, 212 vermieden werden kann. Zum Abführen der in Wärme umgewandelten Verlustleistung (Zum Kühlen) einer Spule kann beispielsweise ein Kühlmittel, z.B. ein Kühlgas, wie Luft oder ein anderes Gas, oder eine Kühlflüssigkeit eingerichtet werden.
  • Ein Umrüsten einer herkömmlichen Prozessanlage (z.B. von 300 µs auf eine Pulsdauer von 600 µs), kann es erfordern, die zwei Spulen 210, 212 mit größeren Induktivitäten in dem verfügbaren, z.B. herkömmlicherweise für eine Spule pro Gasentladungslampe oder für kleinere Spulen ausgelegten, Bauraum der herkömmlichen Prozessanlage unterzubringen. Dazu kann eine Spulenanordnung 300 des Treiberschaltkreises 100 aufweisend die zwei Spulen 210, 212 platzsparend eingerichtet sein, so dass diese anschaulich in den zur Verfügung stehenden Bauraum der herkömmlichen Prozessanlage passen, wie im Folgenden erläutert wird (vergleiche beispielsweise 4A bis 4D und 5A).
  • Eine Spule 210, 212 (z.B. eine Luftspule 210, 212) kann auf ein elektrisch isolierendes und unmagnetisches Rohr gewickelt sein, damit pulsartige mechanische Kräfte kompensiert werden können, welche aufgrund des pulsartig durch die Spule 210, 212 hindurch entladenen elektrisch Stroms beim Erzeugen eines Lichtblitzes auftreten kann. Die Spule 210, 212 kann mittels Wärmekonvektion mit Luft auf der Außenseite gekühlt werden, z.B. wenn ein Kühlen an der Innenseite aufgrund des Rohrs erschwert ist.
  • Im Allgemeinen können Materialien, welche eine hohe Isolation ermöglichen auch schlechte Wärmeleiter sein und daher ein Kühlen der zwei Spulen erschweren. Materialien, welche einen Kompromiss aus beiden Eigenschaften herstellen, z.B. die Sonderkeramik AlN, können nur mit einem erheblichen Aufwand in den erforderlichen Rohrgrößen herstellbar sein und daher mit hohen zusätzliche Kosten verursachen sein, welche die Wirtschaftlichkeit eines Umrüstens oder Ausrüstens verringern können.
  • Aufgrund der während des Betriebs auftretenden mechanischen Kräfte stoßen sich die Windungen der Spule 210, 212 voneinander ab, so dass es hauptsächlich zu einer Ausdehnung der Spule 210, 212 entlang der Längsachse kommt. Die Ausdehnung ist beispielsweise durch ein lautstarkes Knackgeräusch hörbar, wenn Strom durch die Spule 210, 212 geleitet wird. Bei Überlastung der Spule 210, 212 kann es zu einem explosionsartigen Bruch des Rohres kommen, wobei Bruchstücke von der überlasteten Spule weg geschleudert werden können, was zusätzliche Sicherungsmaßnahmen erfordern kann. Beispielsweise kann das Rohr einen Faserverbund aufweisen zum Erhöhen der Stabilität des Rohrs und zum Reduzieren von Bruchstücken, wie im Folgenden erläutert wird (vergleiche beispielsweise 4A bis 4D und 5A).
  • 2B veranschaulicht einen Treiberschaltkreis 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis 100 eine Spannungsquelle 204u zum Bereitstellen einer elektrischen Spannung, eines elektrischen Stroms (z.B. eines elektrischen Ladestroms) und/oder einer elektrischen Leistung aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Kondensator 110c mit der Spannungsquelle 204u (mittels einer elektrischen Leitung 206) elektrisch gekoppelt sein, so dass der Kondensator 110c mittels der Spannungsquelle 204u geladen werden kann. Beim Laden kann dem Kondensator 110c mittels der Spannungsquelle 204u ein Ladestrom und damit elektrische Energie zugeführt werden, wobei der Kondensator 110c die elektrische Energie speichert. Ist der Kondensator geladen, kann dieser eine Betriebsspannung bereitstellen. Anschaulich kann der Kondensator 110c als Energiespeicher wirken, wobei mittels des Kondensators 110c eine notwendige Energie zum Erzeugen eines Lichtblitzes gespeichert und bereitgestellt werden kann.
  • An einem ersten Anschlusskontakt 206a der Stromversorgung 204u (oder Energieversorgung 204u) kann beispielsweise ein elektrischer Strom bereitgestellt sein oder werden zum Laden des Kondensators 110c. Eine Energieversorgung 204u zum Laden eines Kondensators 110c (Kondensatorlader 204u) kann derart eingerichtet sein, dass mittels der Energieversorgung 204u ein konstanter Strom zum Laden des Kondensators 110c bereitgestellt sein oder werden kann. Die Energieversorgung 204u kann beispielsweise stromgeregelt sein. Beispielsweise kann zwischen dem ersten Anschlusskontakt 204a des Kondensators 110c und dem zweiten Anschlusskontakt 204b des Kondensators 110c (der z.B. mit dem Erdpotential verbunden sein kann) eine elektrische Spannung von ungefähr 25 kV oder mehr als 25 kV bereitgestellt sein oder werden, z.B. eine elektrische Spannung in einem Bereich von ungefähr 20 kV bis ungefähr 50 kV. Die sich am Ende des Ladevorgangs (bei konstantem Strom) einstellende Spannungen zwischen dem ersten Anschlusskontakt 204a des Kondensators 110c und dem zweiten Anschlusskontakt 204b des Kondensators 110c kann als Ladeschlussspannung bezeichnet werden.
  • 2C veranschaulicht einen Treiberschaltkreis 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spule 210 derart relativ zu der zweiten Spule 212 angeordnet sein, dass diese miteinander magnetisch gekoppelt sind (z.B. miteinander induktiv wechselwirken). Dazu können die beiden Spulen 210, 212 beispielsweise auf einen gemeinsamen Wickelkörper (oder einen Spulenkern) gewickelt sein, beispielsweise übereinander, und anschaulich eine gemeinsame Zylinderspule bilden. Damit kann z.B. eine kompakte Bauweise erreicht werden.
  • Die magnetisch miteinander gekoppelten Spulen 210, 212 können Teil einer Spulenanordnung 300 sein, oder eine gemeinsame Spulenanordnung 300 bilden.
  • Alternativ können die zwei Spulen 210, 212 nebeneinander (z.B. in axialer Richtung, d.h. senkrecht zur Wickelrichtung, hintereinander) angeordnet werden, so dass deren erzeugtes magnetisches Feld einander überlagert. Damit kann anschaulich z.B. eine große Oberfläche bereitgestellt werden, welche ein besseres Kühlen der zwei Spulen 210, 212 ermöglichen kann.
  • 2D veranschaulicht einen Treiberschaltkreis 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis 100 einen ohmschen Widerstand 214 aufweisen, welcher zwischen dem Anschlusskontakt 204b des Kondensators 110c und dem Erdpotential geschalten sein kann.
  • 2E veranschaulicht einen Treiberschaltkreis 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis 100 einen Reflektor 108 aufweisen. Der Reflektor 108 kann derart eingerichtet sein, dass eine Lichtausbeute des von dem Reflektor reflektierten Lichts anschaulich möglichst hoch ist. Zum Reflektieren von Licht kann der Reflektor 108 eine lichtreflektierende Oberfläche, z.B. eine polierte Oberfläche oder eine lichtreflektierende Beschichtung aufweisen. Beispielsweise kann der Reflektor derart eingerichtet sein, dass dieser mehr als 60% des auf ihn einfallenden Lichts reflektiert, z.B. mehr als 70% des auf ihn einfallenden Lichts, z.B. mehr als 80% des auf ihn einfallenden Lichts, z.B. mehr als 90% des auf ihn einfallenden Lichts. Ferner kann der Reflektor auf den Wellenlängenbereich (mit anderen Worten dem Spektrum) des von der Gasentladungslampe erzeugten Lichts abgestimmt sein, so dass der Reflektor anschaulich möglichst viel des von der Gasentladungslampe erzeugten Lichts reflektieren kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Reflektor elektrisch leitfähig sein und z.B. ein Metall aufweisen, z.B. Aluminium, mit Silber beschichtetes Kupfer oder eine mit Aluminium beschichtete Aluminiumlegierung. Beispielsweise kann ein Blech aus einer Aluminiumlegierung (mit einem relativ schlechten Reflexionsgrad) zum Verbessern des Reflexionsgrads mit reinem Aluminium überzogen sein oder werden und/oder zum Verbessern der Widerstandsfähigkeit zusätzlich mit einer Schutzschicht aus Siliziumoxid überzogen sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der ohmsche Widerstand 214 zwischen den Reflektor 108 und dem Erdpotential geschalten sein.
  • 3A veranschaulicht eine Lampenanordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht. Eine Lampenanordnung 200 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen als Blitzlampenanordnung 200 betrieben werden, weshalb die beschriebenen Merkmale einer Blitzlampenanordnung 200 auf eine Lampenanordnung 200 übertragen werden können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blitzlampenanordnung 200 einen Treiberschaltkreis 100 gemäß der vorangehenden Beschreibung aufweisen.
  • Ferner kann die Blitzlampenanordnung 200 eine an den Treiberschaltkreis 100 angeschlossene Gasentladungslampe 112 aufweisen zum Erzeugen eines Lichtblitzes. Die Gasentladungslampe 112 kann mittels der beiden Anschlüsse 202, 204 mit dem Treiberschaltkreis 100 elektrisch verbunden sein, so dass die Gasentladungslampe 112 an den Treiberschaltkreis 100 angeschlossen ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis 100 derart eingerichtet sein, dass mittels des Kondensators 110c eine Spannung (Betriebsspannung) zwischen der Kathode 112k und der Anode 112a der Gasentladungslampe 112 bereitgestellt werden kann. Anschaulich kann die Betriebsspannung an der Kathode 112k und der Anode 112a der Gasentladungslampe 102 anliegen, wenn der Kondensator 110c geladen ist. Die Betriebsspannung kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen kleiner sein als eine Durchschlagspannung der Gasentladungslampe 112, die so genannte Selbstzündungsspannung. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass ein Selbstzünden der Gasentladungslampe 112 vermieden werden kann. Die Zündspannung, welche bei einer externen Zündung beispielsweise auf den Zünddraht übertragen wird, kann sich von der Durchschlagsspannung bzw. der Selbstzündungsspannung unterscheiden. Bei einer externen Zündung kann die Zündspannung beispielsweise kleiner sein als die Durchschlagsspannung.
  • Wenn zum Zünden der Blitzlampe die Zündspannung auf den ersten Anschluss 202 und den zweiten Anschluss 204 übertragen wird, kann es erforderlich sein, dass die Zündspannung größer ist als die Durchschlagsspannung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Gasentladungslampe einen Abstand zwischen Kathode und Anode von mehr als 1 m aufweisen, z.B. einen Abstand von mehr als ungefähr 2 m, z.B. einen Abstand in einem Bereich von ungefähr 3 m bis ungefähr 5 m.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Stromquelle 204u eine elektrische Leistung derart bereitstellen, dass der Kondensator 110c mit einer Häufigkeit größer als eine vordefinierte Häufigkeit (z.B. mehrmals pro Sekunde) vollständig geladen werden kann. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass eine Gasentladungslampe 112 anschaulich möglichst häufig gezündet werden kann, wobei bei jedem Zünden der Gasentladungslampe 112 die in dem Kondensator 110c gespeicherte elektrische Energie mittels der Gasentladungslampe 112 zumindest teilweise in Strahlungsenergie umgewandelt werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis 100 entsprechend eingerichtet sein, einen Strom von z.B. mehreren Kiloampere (beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 4 kA bis ungefähr 10 kA) bei einer Spannung von ungefähr 25 kV oder z.B. mehr als ungefähr 25 kV zyklisch bereitzustellen zum Betreiben einer Gasentladungslampe 112, z.B. mit einer Häufigkeit von ungefähr 0,5 Hz oder mehr als ungefähr 0,5 Hz, z.B. mehr als ungefähr 1 Hz, z.B. mehr als ungefähr 2 Hz.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Entladungsrohr 112r der Gasentladungslampe 112 mit einem Leuchtmittel 112g, z.B. einem Edelgas 112g gefüllt sein, wobei das Edelgas 112g (wenn die Gasentladungslampe nicht im Betrieb ist) einen Druck in einem Bereich von ungefähr 0,1 mbar bis ungefähr 1 bar aufweisen kann. Alternativ kann die Gasentladungslampe 112 mit einem beliebig (zum Erzeugen von Licht) geeigneten Gas 112g oder Gasgemisch 112g gefüllt sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Entladungsrohr 112r der Gasentladungslampe 112 Quarzglas aufweisen oder aus Quarzglas bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Elektroden 112a, 112k (die Kathode 112k und die Anode 112a) der Gasentladungslampe 112 Wolfram aufweisen oder ein anderes Metall oder eine Metalllegierung.
  • 3B veranschaulicht eine Blitzlampenanordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blitzlampenanordnung 200 einen Reflektor 108 aufweisen, welcher direkt mit dem Erdpotential verbunden sein kann. Im Fehlerfall (beim Betrieb der Gasentladungslampe 112) kann sich beispielsweise ein Lichtbogen 101 (Spannungsüberschlag 101) zwischen der auf Hochspannung liegenden Elektrode (z.B. der Kathode 112k) und dem geerdeten Reflektor ausbilden, wie vorangehend beschrieben ist. Dabei kann die über den Reflektor 108 entladene Fehlerstromstärke 101 (die Entladung des Lichtbogens 101) mittels der zwei Spulen 210, 212 des Treiberschaltkreises 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen begrenzt werden.
  • Die strombegrenzende Induktivität der elektrischen Leitung 206 alleine kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ungefähr in einem Bereich von ungefähr 1 µH bis ungefähr 2 µH liegen. Weisen die zwei Spulen 210, 212 z.B. jeweils ungefähr 300 µH auf, kann Induktivität der elektrischen Leitung näherungsweise vernachlässigt werden, wobei die gesamte strombegrenzende Induktivität ungefähr 600 µH betragen kann. Mit einer solchen Anordnung können beispielsweise Pulsdauern von ungefähr 600 µs bei einer ungefähr 3,8 m langen Gasentladungslampe 112 erzeugt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Treiberschaltkreis 100 mittels zusätzlicher (geeigneter) Halbleiterbauelemente oder Spulen in der Stromversorgung 204u modifiziert werden, so dass mittels der Halbleiterbauelemente oder Spulen ein Fließen des Fehlerstroms über die Stromversorgung 204u verhindert werden kann. Damit kann der Fehlerstrom sowohl mittels der ersten Spule 210 (erste Spule L1) als auch mittels der zweiten Spule 212 (zweite Spule L2) begrenzt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zwei Spulen 210, 212 derart eingerichtet sein, dass die strombegrenzende Induktivität des Treiberschaltkreises 100 ungefähr 600 µH oder mehr als ungefähr 600 µH beträgt.
  • 3C veranschaulicht eine Blitzlampenanordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Reflektor 108 Teil des Treiberschaltkreises 100 sein, wenn dieser über einen ohmschen Widerstand 214 mit dem Erdpotential verbunden sein kann. Damit kann erreicht werden, dass in einem Fehlerfall die Fehlerstromstärke 101 zusätzlich von dem ohmschen Widerstand 214 begrenzt werden kann.
  • Wenn der Reflektor 108 isoliert von weiteren Bauteilen (z.B. einer Kammerwand) befestigt und mittels des ohmschen Widerstands 214 mit der elektrischen Masse verbunden wird, kann die im Kondensator 110c und den zwei Spulen 210, 212 vorhandene elektrische Energie relativ schnell und kontrolliert mittels des ohmschen Widerstands 214 in Wärme umgewandelt und abgebaut werden, ohne dass es zu anhaltenden elektrischen Schwingungen kommt bzw. eine Umpolung der Spannung am Kondensator 110c stattfindet.
  • Damit elektrischen Schwingungen verringert bzw. eine Umpolung der Spannung am Kondensator 110c verhindert werden kann, kann der ohmsche Widerstand 214 auf den Kondensator 110c und die zwei Spulen 210, 212 abgestimmt sein oder werden. Beispielsweise kann der ohmsche Widerstand 214 derart abgestimmt werden, dass in einem Fehlerfall die Fehlerstromstärke 101 als aperiodischer Grenzfall entladen wird. Beispielsweise kann der ohmsche Widerstand 214 ähnlich dimensioniert sein, wie der Plasmawiderstand der Gasentladungslampe (der Widerstand zwischen den beiden Anschlüssen 202, 204, wenn die Gasentladungslampe 112 entladen wird) bei maximaler Stromstärke.
  • Der Plasmawiderstand kann bei einer Gasentladungslampe 112 im in einem Bereich von ungefähr 0,5 Ohm bis ungefähr 10 Ohm liegen, beispielsweise kann eine Gasentladungslampe 112 mit einem Abstand von Kathode 112k zu der Anode 112a (mit einer Länge der Gasentladungslampe 112) in einem Bereich von ungefähr 3,5 m bis ungefähr 4 m einen Plasmawiderstand im Bereich weniger Ohm aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 Ohm bis ungefähr 5 Ohm. Der Plasmawiderstand einer Gasentladungslampe 112 kann sich ungefähr verdoppeln, wenn die Länge der Gasentladungslampe 112 verdoppelt wird.
  • Alternativ kann der Reflektor 108 derart befestigt werden, z.B. mittels einer Haltestruktur (Aufhängung) des Reflektors 108, welche derart gefertigt ist, z.B. aus Edelstahl, dass ein ausreichend hoher ohmscher Widerstand 214 zwischen Reflektor 108 und der elektrischen Masse bereitgestellt werden kann.
  • Alternativ kann der Reflektor 108 anstatt über einen ohmschen Widerstand 214 über eine Impedanz 214 (welche z.B. mittels einer Spule oder eines geeigneten Drahts bereit gestellt sein kann) mit der elektrischen Masse verbunden sein. Damit kann erreicht werden, dass der elektrische Widerstand der Impedanz 214 bei hohen und pulsartigen elektrisch Fehlerströmen größer sein kann als deren ohmscher Widerstand, z.B. aufgrund des Skineffekts, wie vorangehend beschrieben ist.
  • 3D veranschaulicht eine Blitzlampenanordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blitzlampenanordnung 200 einen Zündtransformator 104 und einen Zündgenerator 102 aufweisen, zum Erzeugen eines Zündpulses (z.B. eines Spannungspulses).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blitzlampenanordnung 200 einen Zünddraht 106 aufweisen, welcher sich entlang der Gasentladungslampe erstreckt und elektrisch leitfähig mit dem Zündtransformator 104 verbunden (gekoppelt) sein kann. Zum Einkoppeln des elektrischen Zündpulses in die Gasentladungslampe 112 kann der Zündpuls auf den Zünddraht 106 übertragen werden, so dass der Zünddraht 106 ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld ausbildet, welches auf die Gasentladungslampe 112 derart wirkt, dass ein Plasmafaden innerhalb der Gasentladungslampe 112 gebildet werden kann. Zum Erzeugen des elektrischen Feldes und zum Einkoppeln des elektrischen Zündpulses in die Gasentladungslampe 112 kann der Zünddraht 106 elektrisch leitfähig sein und z.B. ein Metall aufweisen, z.B. Kupfer, Aluminium oder Stahl.
  • 3E veranschaulicht eine Blitzlampenanordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Blitzlampenanordnung 200 ein Strömungsrohr 310 aufweisen, wobei die Gasentladungslampe 112 innerhalb des Strömungsrohrs 310 angeordnet sein kann. Das Strömungsrohr 310 kann derart eingerichtet sein, z.B. wasserdicht ausgebildet sein, dass die Gasentladungslampe 112 mit einer in das Strömungsrohr 310 eingebrachten Kühlflüssigkeit 308k gekühlt werden kann. Zum Versorgen des Strömungsrohrs 310 mit der Kühlflüssigkeit 308k kann das Strömungsrohr 310 wasserdicht mit einer Rohrleitung verbunden sein, welche dem Strömungsrohr 310 die Kühlflüssigkeit 308k zuführen kann und/oder dem aus dem Strömungsrohr 310 die Kühlflüssigkeit 308k abführen kann, wobei die Gasentladungslampe 112 innerhalb des Strömungsrohrs 310 von der Kühlflüssigkeit 308k umströmt und/oder bespült wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Gasentladungsrohr 112r der Gasentladungslampe 112 koaxial zum Strömungsrohr 310 angeordnet sein, so dass zwischen dem Gasentladungsrohr 112r und dem Strömungsrohr 310 ein gleichmäßiger Abstand verbleiben kann, z.B. ein ringförmiger Spalt, durch den die Kühlflüssigkeit 308k hindurch geleitet werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strömungsrohr 310 ein transparentes Material, z.B. Quarzglas, aufweisen oder aus Quarzglas bestehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zünddraht 106 zwischen dem Strömungsrohr 310 und der Gasentladungslampe 112 angeordnet sein. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass der Zünddraht in einem möglichst geringen Abstand zu der Gasentladungslampe angeordnet sein oder werden kann, so dass ein Einkoppeln des elektrischen Zündpulses in die Gasentladungslampe 112 anschaulich möglichst effektiv erfolgen kann. Ist der Zünddraht 106 zwischen dem Strömungsrohr 310 und der Gasentladungslampe 112 angeordnet, kann dieser von der Kühlflüssigkeit 308k umspült werden. Dies kann es erforderlich machen, den Zünddraht 106 korrosionsfest einzurichten. Anschaulich kann der Zünddraht 106 derart eingerichtet sein, dass dieser möglichst wenig mit der Kühlflüssigkeit 106 reagiert. Dazu kann der Zünddraht 106 beispielsweise ein korrosionsfestes Metall, z.B. korrosionsfesten Stahl (mit anderen Worten rostfreien Stahl), z.B. eine Chrom-Stahl-Legierung, oder eine Beschichtung aus korrosionsfestes Material z.B. eine Beschichtung aus einem Kunststoff oder aus Glas aufweisen.
  • Die Zündelektrode 106 zum Einkoppeln des elektrischen Zündpulses in die Gasentladungslampe 112 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen außerhalb des Strömungsrohrs 310 und außerhalb der Gasentladungslampe 112 angeordnet sein. Damit kann beispielsweise darauf verzichtet werden, die Zündelektrode 106 korrosionsfest einrichten zu müssen.
  • 4A und 4B veranschaulichen eine Spulenanordnung 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht, wobei in 4A eine schematische Draufsicht oder eine schematische Querschnittsansicht und in 4B ein schematischer Schnitt 300s der in 4A dargestellten Spulenanordnung 300 gezeigt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Spule 210 des Treiberschaltkreises 100 und die zweite Spule 212 des Treiberschaltkreises 100 Teil der Spulenanordnung 300 sein (vergleiche beispielsweise 2A und 3A).
  • Die erste Spule 210 kann einen ersten Durchmesser 410 (z.B. einen Innendurchmesser 410 der ersten Spule 210) und die zweite Spule 212 einen zweiten Durchmesser 412 (z.B. einen Innendurchmesser 412 der zweiten Spule 212) aufweisen. Zwei Spulen können gemäß verschiedenen Ausführungsformen derart eingerichtet sein, dass der zweite Durchmesser 412 größer ist als der erste Durchmesser 410. Der zweite Durchmesser 412 kann derart groß sein, z.B. größer als der erste Durchmesser 410 und eine Dicke der ersten Spule 210, dass die zweite Spule 212 anschaulich in die ersten Spule 210 passt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Spule 210 innerhalb der zweiten Spule 212 angeordnet sein. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass ein magnetisches Koppeln der zwei Spulen miteinander anschaulich möglichst groß ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zwei Spulen 210, 212 als Luftspulen 210, 212 ausgebildet sein. Jede der Luftspulen 210, 212 kann einen Kernbereich 401, 403 aufweisen, welcher ein diamagnetisches oder paramagnetisches (unmagnetisches) Material aufweisen kann, z.B. Luft, eine in dem Kernbereich angeordneten Spule 210 aufweisend ein diamagnetisches oder paramagnetisches Material (z.B. Kunststoff oder Kupferdraht) oder ein zum Kühlen durch den Kernbereich 401, 403 hindurch geleitetes Kühlmittel (z.B. ein Kühlgas oder eine Kühlflüssigkeit, wie Kühlwasser, Transformatorenöl oder Silikonöl) oder einer anderes diamagnetisches oder paramagnetisches Material (z.B. Kühlrippen aufweisend Aluminium oder Kupfer) zum Kühlen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede der Spulen 210, 212 einen um den Kernbereich 401, 403 zu einer Spule gewickelten Draht 416, 418 (Drahtwicklung 416, 418) aufweisen.
  • Analog zum vorangehend Beschriebenen können die zwei Spulen 210, 212 auch derart eingerichtet sein, dass auch die zweite Spule innerhalb der ersten Spule angeordnet sein oder werden kann.
  • 4C und 4D veranschaulichen eine Spulenanordnung 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht. Zum Bilden der Spulenanordnung 300 kann der erste Draht 416 um den ersten Kernbereich 401 gewickelt sein oder werden. Der erste Kernbereich 401 kann eine zylindrische Form mit einer runden Grundfläche aufweisen, wobei der erste Durchmesser 410 der Ausdehnung 410 des ersten Kernbereichs 401 senkrecht zur Zylinderachse entsprechen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der erste Draht 416 in einer ersten Wickelrichtung 401r (Wickelsinn 401r) gewickelt sein oder werden.
  • Ferner kann der zweite Draht 418 um den zweiten Kernbereich 403 gewickelt sein oder werden. Der zweite Kernbereich 403 kann analog eine zylindrische Form mit einer runden Grundfläche aufweisen, wobei der zweite Durchmesser 412 der Ausdehnung 412 des zweiten Kernbereichs 403 senkrecht zur Zylinderachse entsprechen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der zweite Draht 418 in einer zweiten Wickelrichtung 403r gewickelt sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Wickelrichtung 401r der zweiten Wickelrichtung 403r entsprechen. Damit kann erreicht werden, dass die von den beiden Spulen 210, 212 erzeugten Magnetfelder einander verstärkend (z.B. mit im Wesentlichen gleicher magnetischer Flussrichtung) überlagern.
  • 5A veranschaulicht eine Spulenanordnung 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Ansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Spulenanordnung 300 mit zwei Luftspulen 210, 212 beigestellt werden, welche einen geringeren Bauraum benötigt im Vergleich zu herkömmlich verwendeten Spulen. Ferner kann die Spulenanordnung 300 derart eingerichtet sein, dass eine ausreichende Kühlung der zwei Luftspulen 210, 212 ermöglicht ist oder wird.
  • Ferner kann die Spulenanordnung 300 mit den zwei Luftspulen 210, 212 Teil des Treiberschaltkreises 100, wie vorangehend beschrieben wurde (vergleiche beispielsweise 2A bis 2E), sein. Ferner kann die Spulenanordnung 300 mit den zwei Luftspulen 210, 212 Teil der Blitzlampenanordnung 200, wie vorangehend beschrieben wurde (vergleiche beispielsweise 3A bis 3E), sein.
  • Eine derartige Spulenanordnung 300 kann das Ausbilden eines Fehlerstroms (Kurzschlussstroms) von der Kathode zu einem auf Massepotential liegenden Bauelement, wie z.B. eines Reflektors 108 (eines metallischen Lichtreflektors 108) oder einer Kammerwand 108 (Gehäusewandung 108) begrenzen, wenn das Gasentladungsgefäß 112r gebrochen ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Luftspule 210 und die zweite Luftspule 212 einlagig gewickelt sein, wie in 5A dargestellt ist.
  • Für eine Luftspule 210, 212 (z.B. eine einlagige zylinderförmige Spule) deren Durchmesser 401 (d) deutlich kleiner ist als deren Länge 501 (l) kann folgender Zusammenhang mit deren Induktivität L bestehen: L = µr·µ0·A·N2/l, wobei für einen Kernbereich aufweisend Luft die relative magnetische Permeabilität µr ungefähr 1 ist. Ferner ist A die Querschnittsfläche (z.B. senkrecht zur Zylinderachse, bzw. senkrecht zur Länge) der Luftspule 210, 212 und N ist die Anzahl der Windungen der Luftspule 210, 212.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zwei Luftspulen 210, 212 magnetisch entkoppelt bereitgestellt sein oder werden, z.B. indem die zwei Luftspulen 210, 212 (mit den zwei Induktivitäten L1 und L2) in Serie geschaltet und so weit voneinander entfernt angeordnet werden, dass die Wechselwirkung der von den zwei Luftspulen 210, 212 erzeugten magnetischen Felder vernachlässigt werden kann. Dann ergibt sich die Gesamtinduktivität Lges näherungsweise als Summe der zwei Induktivitäten L1 und L2, wobei Lges = L1 + L2 ist.
  • Nutzt man die oben beschriebene Relation, lässt sich die Gesamtinduktivität näherungsweise auch ausdrücken als: Lges = (µr·µ0·A1·N1 2/l1) + (µr·µ0·A2·N2 2/l2). Wenn die Querschnitte der zwei Luftspulen im Wesentlichen gleich und deren Längen im Wesentlichen gleich sind, so ergibt sich die Gesamtinduktivität näherungsweise zu Lges = µr·µ0·A(N1 2 + N2 2)/l.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die zwei Luftspulen 210, 212 magnetisch miteinander gekoppelt bereitgestellt sein oder werden, z.B. die zwei Luftspulen 210, 212 ineinander angeordnet sind oder werden, wie vorangehend beschrieben ist, wobei die zwei Luftspulen 210, 212 beispielsweise aufeinander gewickelt sein können. Dabei gibt es Wechselwirkungen zwischen den zwei Luftspulen 210, 212, z.B. zwischen von den zwei Luftspulen 210, 212 erzeugten Magnetfeldern, so dass die zwei Luftspulen 210, 212 magnetisch miteinander gekoppelt sind.
  • Für große Durchmesser können die jeweiligen Querschnitte der zwei Luftspulen 210, 212 näherungsweise gleich gesetzt werden und man kann zum Vereinfachen A1 ≈ A2 setzen. Somit kann die gleiche Näherungsformel wie für einlagige Spulen genutzt werden, allerdings können nun für die Bestimmung der Gesamtinduktivität Lges die Windungszahlen N1 und N2 der zwei Luftspulen 210, 212 addiert werden, unter der Voraussetzung, dass die elektrischen Ströme so fließen, dass die von den zwei Luftspulen 210, 212 erzeugten Magnetfelder sich nicht kompensieren (d.h. eine gleiche magnetische Flussrichtung im Kernbereich 401 aufweisen).
  • Anschaulich lassen sich die zwei magnetisch miteinander gekoppelten Luftspulen 210, 212 wie eine zweilagige Spule betrachten. Entsprechend lässt sich die Gesamtinduktivität L'ges der zwei magnetisch miteinander gekoppelten Luftspulen 210, 212 mittels folgender Formel bestimmen (wobei die Länge l der zwei Luftspulen 210, 212 zum Vereinfachen gleich gesetzt ist): L'ges = µr·µ0·A(N1 + N2)2/l.
  • Im Allgemeinen lässt sich das Verhältnis der Gesamtinduktivität L'ges zweier magnetisch miteinander gekoppelter Luftspulen 210, 212 zu der Gesamtinduktivität Lges zweier Spulen, deren Magnetfelder nicht gekoppelt sind, ausdrücken als: L'ges/Lges(N1 + N2)2/(N1 2 + N2 2). Weisen die zwei Luftspulen 210, 212 im Wesentlichen die gleichen Windungszahlen auf (N1 = N2), ergibt sich L'ges/Lges = 2.
  • Mit anderen Worten können auf den gleichen Spulenkörper übereinander gewickelte Luftspulen 210, 212 die doppelte Gesamtinduktivität L'ges aufweisen, als magnetisch entkoppelte Luftspulen, deren Magnetfelder unabhängig voneinander sind. Im Umkehrschluss kann mittels ineinander Anordnens zweiter Luftspulen 210, 212 (welche als eine Art zweilagige Luftspule 210, 212 wirken können) der erforderliche Bauraum ungefähr halbiert werden.
  • Die in 5A veranschaulichten zwei Luftspulen 210, 212 (mit den Induktivitäten L1 und L2) können gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf einen Spulenkörper gewickelt sein oder werden und zusammen die gleiche Induktivität erreichen, wie eine herkömmliche Spule (vergleiche 1)
  • Durch die zwei Luftspulen 210, 212 kann im Betriebsfall die gleiche Stromstärke I1 = I2 = I0 fließen, welcher auch durch die Gasentladungslampe 212 fließt. Im Fehlerfall, d.h. beim Brechen des Gasentladungsgefäßes der Gasentladungslampe 212 (z.B. aufgrund eines geschwärzten Gasentladungsgefäßes im Kathodenbereich) kann es einen Überschlag zum Reflektor 108 und/oder zur Kammerwand 108 geben, welche beide auf Massepotential liegen können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der dabei auftretende Fehlerstrom zumindest mittels der ersten Luftspule 210 begrenzt werden, so dass eine Wahrscheinlichkeit, dass der Kondensator 210c beschädigt wird, reduziert werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Drahtwicklungen 416, 418 mit einer ausreichenden Isolationsfestigkeit (Kriechstromfestigkeit) bereitgestellt sein oder werden. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass ein Spannungsüberschlag oder ein Kriechstrom zwischen zwei Drahtwicklungen 416 der ersten Luftspule 210, zwischen zwei Drahtwicklungen 418 der zweiten Luftspule 212 oder zwischen den Drahtwicklungen 416, 418 beider Luftspulen 210, 212 verringert werden kann. Dazu können die zu den Drahtwicklungen 416, 418 gewickelten Drähte z.B. eine Beschichtung aus isolierendem Material aufweisen.
  • Beispielsweise kann zwischen den zwei Luftspulen 210, 212 ein ausreichend dickes, unmagnetisches, isolierendes Trägerrohr 502 (Rohrkörper 502) angeordnet sein oder werden. Ferner können die Drahtwicklungen 416, 418 mit einem isolierenden Material beschichtet sein, z.B. zum Erhöhen der Durchschlagfestigkeit.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Trägerrohr 502 ein elektrisch isolierendes Material, z.B. einen Faserverbund, aufweisen, welches mechanisch ausreichend stabil eingerichtet ist, z.B. mit einer Wanddicke 502d von mehr als 1 mm, z.B. mehr als 12 mm, wie vorangehend beschrieben ist. Anschaulich können damit auf die zwei Luftspulen 210, 212 wirkende pulsartige mechanische Kräfte, z.B. in eine radiale Richtung (senkrecht zur Achse) des Trägerrohrs 502, z.B. in Richtung 101, oder ein Verwinden der zwei Luftspulen 210, 212 beim Betreiben der Luftspulen kompensiert werden, welche bei einem elektrischen Strompuls durch die zwei Luftspulen 210, 212 auftreten können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Trägerrohr 502 an beiden gegenüberliegenden Endabschnitten jeweils einer Trägerplatte 512 aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie das Trägerrohr 502 verbunden sein. Anschaulich können damit auf die zwei Luftspulen 210, 212 wirkende pulsartige mechanische Kräfte, z.B. in eine axiale Richtung (parallel zur Achse) des Trägerrohrs 502, z.B. in Richtung 105, kompensiert werden, welche bei einem elektrischen Strompuls durch die zwei Luftspulen 210, 212 auftreten können.
  • Ferner kann die Spulenanordnung 300 mehrere (z.B. drei, vier, oder mehr als vier) Verbindungsstäbe 512s aufweisen, wobei jeder der Verbindungsstäbe mit den zwei Trägerplatten 512 verbunden sein kann. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass die Trägerplatten 512 größere Kräfte (z.B. in Richtung 105) aufnehmen können. Beispielsweise können die Verbindungsstäbe 512s ein Gewinde aufweisen, zum Einschrauben der Verbindungsstäbe 512s in dazu passende Gewindelöcher in den Trägerplatten 512. Beispielsweise kann auf jedes Gewinde der Verbindungsstäbe 512s eine passende Mutter geschraubt sein. Die Verbindungsstäbe 512s können beispielsweise ein unmagnetisches Metall aufweisen oder ein anderes Material mit einer hohen Zugfestigkeit (z.B. einen Faserverbund).
  • Der Faserverbund kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen unmagnetisch sein und z.B. eine Permeabilität in einem Bereich von ungefähr 0,9 bis ungefähr 1,5 aufweisen.
  • Damit eine ausreichend große Kriechstrecke bereitgestellt werden kann, können die Enden 416e, 416a des zu der ersten Luftspule 210 gewickelten Drahts 416 (ersten Drahtenden 416e, 416a) und die Enden 418e, 418a des zu der zweiten Luftspule 212 gewickelten Drahts 418 (zweiten Drahtenden 418e, 418a) beispielsweise auf verschiedenen Seiten der Trägerplatte 512 herausgeführt werden.
  • Soll die Induktivität einer herkömmlichen Spule 110i (vergleiche z.B. 1) vergrößert werden, kann die herkömmliche (z.B. einlagige) Spule 110i mittels einer zweilagigen Luftspule gemäß verschiedenen Ausführungsformen ersetzt werden. Anschaulich können die ersten Drahtenden 416e, 416a mit den zweiten Drahtenden 418e, 418a derart verbunden werden, dass die zwei Luftspulen 210, 212 wie eine gemeinsame zweilagige Luftspule wirken. Im Vergleich zu zwei einlagig gewickelten Luftspulen 210, 212 kann die Strombegrenzung mittels der zweilagigen Luftspule im Fehlerfall verschlechtert sein, da die zweilagige Luftspule entweder zwischen Kathode 212k und Kondensator 110c oder zwischen Anode 212a und Kondensator 110c geschaltet werden kann, so dass eine der beiden Verbindungen im Fehlerfall ungeschützt ist und ein Fehlerstrom der ungeschützten Verbindung nicht ausreichend begrenzt werden kann.
  • Ferner kann die zweilagige Luftspule im Vergleich zu zwei einlagig gewickelten Luftspulen 210, 212, wie hierin beschrieben ist, schlechter gekühlt werden, wenn die zwei Lagen der zweilagigen Luftspule auf ein Trägerrohr gewickelt werden.
  • 5B, 5C und 5D veranschaulichen jeweils eine Spulenanordnung 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Perspektivansicht. Die Trägerplatte kann eine Durchgangsöffnung 512o aufweisen, welche mit dem Kernbereich 401 derart verbunden ist, dass dem Kernbereich 401 durch die Durchgangsöffnung 512o hindurch ein Kühlmittel zugeführt werden kann und/oder dass der Kernbereich 401 durch die Durchgangsöffnung 512o hindurch belüftet werden kann.
  • 6 veranschaulicht ein Verfahren 600 zum Herstellen einer Spulenanordnung 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagram.
  • Das Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung kann in 602 ein Wickeln eines ersten Drahtes 416 zu einer ersten Spule 210 auf einen Wickelkörper aufweisen.
  • Der Wickelkörper kann beispielsweise mittels eines rohrförmigen Trägers aus einem geeigneten anders geformten Material bereitgestellt werden. Der Wickelkörper kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen zylinderförmig sein, so dass die erste Spule 210 mit einem gleichmäßigen Innendurchmesser, bzw. in Form einer Zylinderspule gewickelt werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Wickelkörper mit einem Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 50 cm aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 25 cm, in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 15 cm.
  • Der Durchmesser der ersten Spule 210 kann daher dem Durchmesser des Wickelkörper entsprechen und analog in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 50 cm liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 25 cm, in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 15 cm.
  • Das Wickeln eines ersten Drahtes 416 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen derart erfolgen, dass der erste Draht 416 auf die Mantelfläche des Wickelkörpers aufgewickelt wird. Dabei kann die Geometrie des Wickelkörpers die Geometrie der auf den Wickelkörper gewickelten Spule definieren. Ferner kann der erste Draht 416 derart gewickelt werden, dass eine einlagige erste Spule 210 gebildet werden kann.
  • Ist die erste Spule 210 gewickelt, kann das Verfahren 600 ferner in 604 ein Auftragen eines Faserverbunds auf die erste Spule aufweisen, wobei das Auftragen derart erfolgt, dass aus dem Faserverbund ein die erste Spule umgebendes Trägerrohr 502 mit einer Wanddicke von mehr als 1 mm (z.B. mehr als 4 mm, z.B. mehr als 16 mm) gebildet wird zum mechanischen Stabilisieren der ersten Spule.
  • Beispielsweise kann zum Bilden des Trägerrohrs 502, z.B. eines Glasfaserrohrs 502, die erste Spule 210 mit einem in Epoxidharz getränkten Fiberglasgewebe (Glasfasergewebe) umgeben werden. Dazu kann z.B. eine ungefähr 10 mm dicke Schicht aus Glasfasergewebe, welche mit Epoxidharz getränkt ist, auf die Außenseite der Drahtwicklung 416 aufgebracht werden. Analog dazu kann ein anderes Fasergewebe mit einem anderen Harz zum Bilden des Trägerrohrs 502 aufgebracht werden
  • Ist das Trägerrohr 502 gebildet, kann das Verfahren 600 ferner in 606 ein Wickeln eines zweiten Drahtes 418 zu einer zweiten Spule 212 auf das Trägermaterial (bzw. das Trägerrohr 502) aufweisen. Das Wickeln der zweiten Drahtes 418 kann analog zum Wickeln des ersten Drahtes 416 erfolgen. Anschaulich kann das gebildete Trägerrohr 502 als Wickelkörper zum Wickeln zweiten Drahtes 418 wirken.
  • Der Durchmesser der zweiten Spule 212 kann als Summe des Durchmessers der ersten Spule 210, der Dicke des zu der ersten Spule 210 gewickelten Drahts 416 und der Dicke des Wickelkörpers entsprechen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweiten Spule 212 einen Durchmesser in einem Bereich von ungefähr 6 cm bis ungefähr 50 cm aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 6 cm bis ungefähr 25 cm, in einem Bereich von ungefähr 6 cm bis ungefähr 15 cm.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der ersten Spule 210 von der Dicke des zu der ersten Spule 210 gewickelten Drahts 416 definiert sein. Ist die erste Spule 210 einlagig gewickelt, kann die Dicke der ersten Spule 210 der Dicke des zu der ersten Spule 210 gewickelten Drahts 416 entsprechen. Die Dicke des Drahtes 416 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 10 mm liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 4 mm bis ungefähr 7 mm. Beispielsweise kann der Draht 416 einen Querschnitt von 6 mm × 4,5 mm aufweisen. Analog dazu können die zweite Spule 212 und der zweite Draht 418 eingerichtet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Anzahl der Wicklungen N1 und N2 der ersten Spule 210 und/oder der zweiten Spule 212 in einem Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 500 liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 bis ungefähr 200, z.B. in einem Bereich von ungefähr 80 bis ungefähr 150.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Länge 501 (l) der ersten Spule 210 und/oder der zweiten Spule 212 in einem Bereich von ungefähr 10 cm bis ungefähr 200 cm liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 20 cm bis ungefähr 100 cm, z.B. in einem Bereich von ungefähr 50 cm bis ungefähr 80 cm.
  • Damit die erste Spule 210 und die zweite Spule 212 mit einer möglichst geringen Abweichung von einer vordefinierten Induktivität hergestellt werden können, kann das Wickeln des ersten Drahtes 416 und/oder das Wickeln des zweiten Drahtes 418 nach einer Vorgabe, z.B. einer vorgegebenen Windungszahl (Anzahl der Wicklungen) erfolgen. Damit kann beispielsweise erreicht werden, dass die mehrere Spulenanordnungen 300 mit einer vordefinierten Induktivität gefertigt werden können, ohne dass die Windungszahl der ersten Spule 210 und der zweiten Spule 212 in der Produktion korrigiert werden muss.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Anzahl der Windungen des zweiten Drahtes 418 im Vergleich zu den Windungen des ersten Drahtes 416 reduziert sein, so dass die zweite Spule 212 kürzer ist als die erste Spule 210. Damit kann anschaulich erreicht werden, dass beide Spulen 210, 212 eine ungefähr gleiche Induktivität aufweisen, und dass der räumliche Abstand zwischen den Enden der jeweiligen Wicklung zum Erhöhen der Kriechstrecke vergrößert wird und damit die Spannungsfestigkeit der beiden Spulen 210, 212 vergrößert werden kann.
  • Ferner kann das Verfahren 600 in 608 ein Entfernen des Wickelkörpers aus der ersten Spule 210 aufweisen, z.B. zum Herstellen einer Luftspule. Beispielsweise kann das Entfernen des Wickelkörpers aus der ersten Spule 210 erfolgen, nachdem das Trägerrohr gebildet ist oder nachdem die zweite Spule 212 gewickelt ist. Beispielsweise kann das Entfernen des Wickelkörpers aus der ersten Spule erfolgen nachdem das Epoxidharz getrocknet ist.
  • Ist das Trägerrohr 502 gebildet, kann das Entfernen des Wickelkörpers aus der ersten Spule 210 erschwert sein, beispielsweise da sich das Trägerrohr 502 beim Bilden (oder z.B. aufgrund des Trocknens eines Klebers oder Harzes) zusammenziehen kann, so dass die erste Spule 210 mit einer Kraft gegen den Wickelkörper presst. Damit das Entfernen des Wickelkörpers aus der ersten Spule 210 erleichtert werden kann, kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Expanderstruktur bereitgestellt werden, welche es ermöglicht, den Wickelkörper zu vergrößern und/oder zu verkleinern. Wird der Wickelkörper zum Entfernen des Wickelkörpers aus der ersten Spule 210 beispielsweise verkleinert, kann ein Spalt zwischen der ersten Spule 210 und dem Wickelkörper gebildet werden, so dass der Wickelkörper anschaulich einfach heraus gezogen werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zum Bereitstellen des Wickelkörpers das Aufweiten einer Expanderstruktur auf einen ersten Durchmesser erfolgen. Beispielsweise kann die Expanderstruktur ein geschlitztes elastisches Rohr (z.B. aus einem Kunststoff, wie PTFE oder einem anderen elastischen Material) und einen in dem geschlitzten elastischen Rohr angeordneten Expander aufweisen.
  • Der Expander kann derart eingerichtet sein, dass mittels des Expanders eine Kraft von innen auf das geschlitzte elastische Rohr übertragen werden kann, z.B. kann der Expander gegen eine Innenwand des geschlitzten elastischen Rohrs pressen, so dass das geschlitzte elastische Rohr auf einen Solldurchmesser, z.B. den ersten Durchmesser 410 gebracht werden kann.
  • Der Expander kann beispielsweise einen Rohrexpander oder einen Vollgummizylinder (oder einen Zylinder aus einem anderen elastischen Material) aufweisen. Ferner kann der Expander eine Gewindestange aufweisen, zum Aufbringen einer Kraft auf den Rohrexpander oder den Vollgummizylinder. Die Gewindestange kann derart eingerichtet sein, dass beim Übertragen der Kraft der Expander mittels der Gewindestange aufgeweitet werden kann. Beispielsweise kann der Rohrexpander oder der Vollgummizylinder mittels der Gewindestange in eine Richtung komprimiert werden, so dass sich der Durchmesser des Rohrexpanders oder des Vollgummizylinders senkrecht zu der Richtung vergrößert.
  • Beispielsweise kann sich die Gewindestange durch den Vollgummizylinder hindurch erstrecken (z.B. entlang dessen Zylinderachse bzw. Hauptachse), wobei jeweils an den zwei Grundflächen des Vollgummizylinders Metallscheiben (als Boden und Deckel) angeordnet sein können, welche mit der Gewindestange verbunden sind. Damit kann erreicht werden, dass sich beim Drehen der Gewindestange relativ zu dem Vollgummizylinder der Abstand der Metallscheiben zueinander verändert werden kann, so dass der Vollgummizylinder komprimiert wird, wenn der Abstand der Metallscheiben zueinander verringert wird.
  • Wird der Durchmesser des Expanders reduziert, kann der Durchmesser des geschlitzten elastischen Rohrs reduziert werden, so dass sowohl das geschlitzte elastische Rohr (z.B. das PTFE-Rohr) als auch der Expanders aus der ersten Spule 210 entfernt werden können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können ferner die Trägerplatten 512 am Ende des Trägerrohrs 502 befestigt und die Drahtenden 416a, 416e, 418a, 418e in gefräste Aussparungen (z.B. Rinnen) in den Trägerplatten 512 eingebettet werden. Die Rinnen können derart gefräst werden, dass die Drahtenden 416a, 416e, 418a, 418e tangential vom Kernbereich 401 weggeführt werden und zueinander parallel stehen können.
  • Beispielsweise können die Drahtenden 416a, 416e, 418a, 418e in entsprechenden gefrästen Rinnen in den Trägerplatten 512 mit Hilfe von Epoxidharz fixiert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Trägerplatte 512 eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 1 cm bis ungefähr 50 cm aufweisen. Eine Trägerplatte 512 kann beispielsweise eine Glasfaserplatte oder eine Platte aus einem anderen Faserverbund aufweisen.
  • Wird der Wickelkörper entfernt, können die zwei Spulen 210, 212 anschaulich als zwei Luftspulen 210, 212 eingerichtet werden.
  • Aufgrund der Bauweise der zwei Luftspulen 210, 212 hat die zweite Luftspule 212 von einer Außenseite her einen direkten Kontakt mit Luft zum Kühlen der zweiten Luftspule 212 mit der Luft. Im Gegensatz zu herkömmlichen Spulen hat die erste Luftspule 210 von einer Innenseite 401 her einen direkten Kontakt mit Luft zum Kühlen der ersten Luftspule 210 mit der Luft.
  • Damit kann anschaulich erreicht werden, dass die erste Luftspule 210 ungefähr gleich gut gekühlt werden kann wie die zweite Luftspule 212 aufgrund der etwa gleich großen Oberfläche zum Kühlmedium.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein anderes Gas (z.B. ein vorgekühltes Gas oder vorgekühlt Luft) zum Kühlen verwendet werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann alternativ zum Kühlen eine Kühlflüssigkeit (z.B. Transformatorenöl, Rapsöl oder andere Bio-Öle) verwendet werden, welche zum Kühlen der ersten Luftspule 210 durch den Kernbereich 401 hindurch geleitet werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Kühlflüssigkeit zum Kühlen der zweiten Luftspule 212 um die zweite Luftspule 212 herum geleitet werden kann, so dass die zweite Luftspule 212 von der Kühlflüssigkeit umspült werden kann.
  • Rapsöl, oder andere Bio-Öle können gegenüber herkömmlichen Kühlflüssigkeiten, wie z.B. synthetischem Transformatorenöl, Vorteile bieten, z.B. eine bessere Umweltverträglichkeit. Damit entfallen Sicherheitsvorrichtungen wie Ölauffangwannen.
  • 7A veranschaulicht eine Blitzlampenanordnung 200 in einer schematischen Seitenansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Blitzlampenanordnung 200 eine Prozesskammer 700p und eine Prozesskammerabdeckung 700a aufweisen kann. Die Prozesskammerabdeckung 700a kann derart eingerichtet sein, dass diese zum Montieren in die Prozesskammer 700p eingebracht 705 (eingeschoben oder abgesenkt) werden kann. Im montierten Zustand kann die Prozesskammerabdeckung 700a formschlüssig auf der Prozesskammer 700p aufliegen.
  • Mittels der Prozesskammerabdeckung 700a kann mindesten eine Gasentladungslampe 112 innerhalb der Prozesskammer 700p gehalten werden, so dass ein Substrat 720 in einem Belichtungsbereich 706s der Prozesskammer 700p mittels der mindestens einen Blitzlampe 106 belichtet werden kann.
  • Dabei kann das Substrat 720 beispielsweise entlang einer planaren (oder auch gekrümmten) Transportfläche 701e geführt werden, z.B. mittels einer oder mehrerer Rollen 710 (Transportrollen 710).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozesskammer 700p eine Vakuumprozesskammer 700p zum Belichten (Bestrahlen) eines Substrats 720 in einem Vakuum sein. Dabei kann mittels der Vakuumprozesskammer 700p ein Vakuum im Bereich des Grobvakuums, des Feinvakuums, des Hochvakuums oder des Ultrahochvakuums bereitgestellt sein oder werden. Das Vakuum (oder allgemein Unterdruck) kann beispielsweise mittels einer Vakuumpumpenanordnung bereitgestellt sein oder werden (nicht dargestellt), wobei die Vakuumpumpenanordnung beispielsweise eine Vorvakuumpumpe (z.B. eine Wälzkolbenpumpe, Membranpumpe oder Drehschieberpumpe) und/oder eine Hochvakuumpumpe (z.B. Turbomolekularpumpe) aufweisen kann. Ein jeweiliger Prozessdruck kann innerhalb der Vakuumprozesskammer 700p dynamisch bereitgestellt sein oder werden, wobei während des Belichtens sowohl mindestens ein Gas (z.B. Prozessgas, Reaktivgas, oder Inertgas) in die Vakuumprozesskammer 700p eingeleitet wird, als auch das eingeleitete Gas wieder aus der Vakuumprozesskammer 700p mittels der Vakuumpumpenanordnung abgepumpt wird. Dabei kann sich ein Gleichgewicht einstellen, wodurch der Prozessdruck (z.B. ein Druck des Prozessgases) festgelegt werden kann. Der Gasfluss durch die Vakuumprozesskammer 700p hindurch und/oder der Prozessdruck kann dabei mittels Ventilen und/oder Sensoren (einer Regelung) geregelt und/oder gesteuert werden.
  • Alternativ kann die Prozesskammer 700p eine Atmosphärendruck-Prozesskammer zum Belichten eines Substrats an Normaldruck (tatsächlicher herrschender Luftdruck außerhalb der Prozesskammer 700p) oder bei leichtem Überdruck (z.B. ungefähr 1 hPa bis ungefähr 100 hPa über dem tatsächlich herrschenden Luftdruck außerhalb der Prozesskammer 700p) sein. Ferner kann die Prozesskammer 700p eine Überdruck-Prozesskammer sein, wobei Substrate 720 unter einem Druck von mehr als 1200 hPa prozessiert werden können, z.B. in einem Prozessgas.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blitzlampenanordnung 200 eine Befestigungsvorrichtung 702h (eine Halterung 702h) aufweisen zum Befestigen der mindestens einen Blitzlampe 112. Die Befestigungsvorrichtung 702h kann beispielsweise entsprechende Lampensockel (mit den beiden Anschlüssen 202, 204) aufweisen zum Halten der jeweiligen Gasentladungslampe 112 sowie zum elektrischen Versorgen der jeweiligen Gasentladungslampe 112, wie vorangehend beschrieben ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Befestigungsvorrichtung 702h derart eingerichtet sein, mehrere rohrförmige Gasentladungslampen 112 aufzunehmen, in der Prozesskammer 700p zu halten und/oder zu versorgen (elektrisch zu versorgen und/oder zu kühlen), z.B. zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn, oder mehr als zehn Gasentladungslampen 112, z.B. mehr als 12 Gasentladungslampen 112 oder mehr als 20 Gasentladungslampen 112. Dabei können die mehreren Gasentladungslampen 112 nebeneinander angeordnet sein (Blitzlampenanordnung 112), z.B. quer zu deren Längsrichtung nebeneinander. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Gasentladungslampen 112 (z.B. aufgrund deren Länge und deren relativen Anordnung zueinander) ein Belichtungsfeld 706s oder einen Belichtungsraum 706s definieren, in dem das Substrat 720 belichtet werden kann.
  • Beispielsweise kann ein Substrat 720 quer zur Längsrichtung 103 der mindestens einen Gasentladungslampe 112 (z.B. entlang der Richtung 701) durch den Prozessierbereich 706s (Belichtungsbereich 706s) hindurch transportiert werden. Die räumliche Ausdehnung der Prozesskammer 700p entlang der Richtung 701 (z.B. entlang einer Substrat-Transportrichtung) kann in einem Bereich von ungefähr 20 cm bis ungefähr 600 cm liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 40 cm bis ungefähr 100 cm. Ferner kann die Breite (z.B. die räumliche Ausdehnung entlang der Richtung 703 quer zur Transportrichtung 701) der Prozesskammer 700p in einem Bereich von ungefähr 20 cm bis ungefähr 600 cm liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 100 cm bis ungefähr 450 cm (dabei muss die Breite jedoch mindestens größer sein als die Länge der mindestens einen Gasentladungslampe 112 in die gleiche Richtung).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Öffnung 700g in der Prozesskammer 700p eine Breite (entlang der Richtung 703, z.B. entlang der Längsrichtung der mindestens einen Gasentladungslampe 112) aufweisen, welche größer als die Länge der mindestens einen Gasentladungslampe 112 und welche kleiner als die Breite (entlang der Richtung 703, z.B. entlang der Längsrichtung der mindestens einen Gasentladungslampe 112) der Prozesskammerabdeckung 700a ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Öffnung 700g in der Prozesskammer 700p eine Länge (entlang der Richtung 701, z.B. quer zur Längsrichtung der mindestens einen Gasentladungslampe 112) aufweisen, welche größer als der Durchmesser der mindestens einen Gasentladungslampe 112 (oder als die Blitzlampenanordnung 112) und welche kleiner als die Länge (entlang der Richtung 701, z.B. quer zur Längsrichtung der mindestens einen Gasentladungslampe 112) der Prozesskammerabdeckung 700a ist. Ferner kann die Prozesskammerabdeckung 700a derart an der Prozesskammer 700p montiert sein oder werden, dass die Gasentladungslampe 112 mit deren Längserstreckung (entlang der Richtung 703) quer zur Transportrichtung 701 (entlang der Breitenrichtung 703 der Prozesskammer 700p) ausgerichtet sind.
  • Wie in 7A veranschaulicht ist, können mehrere Gasentladungslampen 112 in der Prozesskammer 700p mittels der Befestigungsvorrichtung 702h gehalten und durch die Prozesskammerabdeckung 700a hindurch mit elektrischer Energie und/oder Kühlmittel versorgt werden. Während des Betriebs der Blitzlampenanordnung 200 (während des Blitzens mittels der Gasentladungslampen 112) kann das Substrat 720 entlang einer Transportebene 701e in der Prozesskammer 700p (in den Prozessierbereich 706s hinein und aus dem Prozessierbereich 706s heraus) transportiert werden, z.B. entlang der Richtung 701. Ferner kann auch ein Bandsubstrat entlang der beispielsweise zumindest teilweise gekrümmten Transportebene 701e in der Prozesskammer 700p (in den Prozessierbereich 706s hinein und aus dem Prozessierbereich 706s heraus) transportiert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozesskammer 700p mindestens eine Eingangsschleuse und/oder mindestens eine Ausgangsschleuse aufweisen zum Transportieren des Substrats 720 in die Prozesskammer 700p hinein oder aus der Prozesskammer 700p heraus.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozesskammer 700p derart eingerichtet sein, dass diese lichtdicht ist oder lichtdicht betrieben werden kann, so dass beispielsweise beim Blitzen keine elektromagnetische Strahlung (z.B. UV-Licht) aus der Prozesskammer 700p austreten kann.
  • Die Blitzlampenanordnung 200 kann beispielsweise Teil einer Vakuumbeschichtungsanlage sein, z.B. Teil einer Glas-, Metallband- oder Folienbeschichtungsanlage.
  • Die Prozesskammerabdeckung 702a der Blitzlampenanordnung 200 kann dichtend mit der Vakuumbeschichtungsanlage verbunden sein oder werden. Ferner kann die Prozesskammerabdeckung 702a derart eingerichtet sein, dass diese auf eine Öffnung 700g in der Prozesskammer 700p passt, auf die z.B. auch ein Magnetron oder ein Vakuumpumpdeckel gesetzt werden. Dabei kann die Prozesskammerabdeckung 702a fest verschraubt, lose aufgelegt oder angelegt werden, wobei das Anbringen von oben, unten oder seitlich möglich sein kann.
  • Die Blitzlampenanordnung 200 kann beispielsweise ein oder mehrere transparente Strömungsrohre 310 (Mantelrohr) aufweisen (z.B. pro Blitzlampe 106 ein Strömungsrohr 310), wobei das Strömungsrohr 310 hochtransparentes Material aufweisen kann, wie z.B. Quarzglas, und wobei jeweils eine Gasentladungslampe 112 in dem Strömungsrohr 310 angeordnet ist, so dass die Gasentladungslampe 112 beim Betrieb mittels Wasser gekühlt werden kann.
  • Ferner kann die Gasentladungslampe 112 ein langgestrecktes mit einem Gas gefülltes Gasentladungsrohr 112g (Lampenrohr) aufweisen mit zwei in dem Gasentladungsrohr 112r jeweils am Ende des Gasentladungsrohr 112r angeordneten Elektroden 112a, 112k, wobei eine Elektrode als Anode 112a, die andere als Kathode 112k bezeichnet oder betrieben wird. An den beiden Endabschnitten der Gasentladungslampe 112 können vakuumdicht auf dem Deckel montierte, dichtend mit dem Strömungsrohr 310 verbundene Endstücke angeordnet sein, in welchen die Gasentladungslampe und das Strömungsrohr 310 gelagert und durch welche Kühlwasser hindurch in einen Ringspalt zwischen Gasentladungslampe 112 und Strömungsrohr 310 ein- bzw. ausströmen kann.
  • Somit können beispielsweise Kühlwasser und elektrische Energie innerhalb der Lampensockel an die Gasentladungslampe 112 geführt werden. Optional kann auch ein Zünddraht 106 auf der Anodenseite eingerichtet sein oder ein elektrisches Potential zur Selbstzündungsunterdrückung auf der Kathodenseite innerhalb der Lampensockel bereitgestellt sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blitzlampenanordnung 200 mindestens eine Gasentladungslampe 112, ein Strömungsrohr 310, einen Zünddraht 106 und einen Treiberschaltkreis 104 aufweisen, welche eine gemeinsame Lampeneinheit bilden können, wobei die Blitzlampenanordnung 200 mehrere Lampeneinheiten aufweisen kann, welche ein gemeinsames Lampenfeld 112 bilden können, oder als ein gemeinsames Lampenfeld 112 bereitgestellt sein oder werden können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blitzlampenanordnung 200 derart eingerichtet sein oder betrieben werden, dass das Zünden der Gasentladungslampen 112 möglichst synchron erfolgt, beispielsweise mit Hilfe eines Hochspannungsimpulses welcher z.B. über einen Zünddraht 106, der sich im mit Wasser gefüllten Ringspalt zwischen Gasentladungslampe 112 und Strömungsrohr 310 befindet, möglichst nahe an die Gasentladungslampe 112 übertragen wird. Der Zünddraht 106 kann auf der Anodenseite kontaktiert werden und parallel zur Gasentladungslampe 112 verlegt werden, so dass der Zünddraht 106 mit einem ausreichenden Abstand (z.B. mehr als ungefähr 20 cm) zur Kathode endet.
  • Ferner kann die Blitzlampenanordnung 200 oder die Prozesskammer 700p Reflektoren 108 aufweisen, derart eingerichtet, dass diese die in der Gasentladungslampe 112 entstehende hochenergetische Lichtstrahlung auf das zu behandelnde (zu belichtende) Substrat 720 möglichst wirksam reflektieren (konzentrieren).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Reflektoren 106 wassergekühlt und auf der den Gasentladungslampen 112 zugewandten Oberfläche hochreflektierend eingerichtet sein und sich vom Substrat 702 aus betrachtet hinter dem Lampenfeld 112 befinden (ein so genannter Rück- oder Deckelreflektor) oder zumindest seitlich des Lampenfeldes 112.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blitzlampenanordnung 200 einen Deckelreflektor zwischen der mindestens einen Gasentladungslampe 112 und der Prozesskammerabdeckung 700a aufweisen, wobei der Deckelreflektor an der Prozesskammerabdeckung 700a montiert sein kann. Ferner kann der Deckelreflektor unabhängig von der Prozesskammerabdeckung 700a in die Vakuumbeschichtungsanlage eingebaut sein oder werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die elektrische Energie für die kurze Gasentladung in den Gasentladungslampen 112 mittels des Treiberschaltkreises 104, gemäß der vorangehenden Beschreibung, bereitgestellt sein oder werden, so dass für eine kurze Zeit sehr hohe elektrische Ströme (z.B. mehr als ungefähr 5 kA) fließen können. Die Leistung der Gasentladung über die Zeit wird von einer Drosselspule (welche z.B. mittels der zwei Luftspulen 210, 212 gebildet wird) mit einer vordefinierten Induktivität eingestellt. Die Kondensatoren 110c werden mit einem zentralen oder jeweils einzelnen zugeordneten Kondensatorlader (z.B. der Stromversorgung 204u) aufgeladen.
  • Um die elektrischen Leitungsverluste gering zu halten, können die elektrischen Leiter 206 zwischen Gasentladungslampe 112 und dem Kondensator 110c bzw. Drosselspule 210, 212 möglichst kurz gehalten sein oder werden, indem die Kondensatoren 110c und Drosselspule 210, 212 in unmittelbarer Nähe zur Gasentladungslampe 112, als zusammengefasste Einheit 708 (L-C-Einheit) auf der Prozesskammerabdeckung 702a montiert werden.
  • Die L-C-Einheit 708 kann fest mit dem Vakuumdeckel 702a (der Prozesskammerabdeckung 702a) verbunden sein oder leicht trennbar davon gestaltet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die L-C-Einheit 708 mechanisch und elektrisch leicht von der Prozesskammerabdeckung 702a trennbar eingerichtet sein, so dass die L-C-Einheit 708 z.B. mit Hilfe eines Kranes, vom Vakuumdeckel 702a heruntergehoben werden kann. Die elektrische Kontaktierung zwischen der L-C-Einheit 708 und den einzelnen Gasentladungslampen 112 kann mittels eines Steckkontakts (oder mittels mehrerer Steckkontakte) erfolgen, der (die) beim Montieren der L-C-Einheit 708 an dem Vakuumdeckel 702a kontaktiert werden oder manuelle verbunden werden kann, z.B. in Form von herkömmlichen Steckkupplungen oder Schraubkontakten.
  • Die bezüglich der 2A bis 2E und 4A bis 4C beschriebenen grundlegenden Merkmale und Funktionsweisen lassen auf die Ausgestaltung der Blitzlampenanordnung 200 einbeziehen.
  • 7B veranschaulicht die Blitzlampenanordnung 200 in einer schematischen perspektivischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, mit der an der Prozesskammer 700p montierten L-C-Einheit 708 (Versorgungsvorrichtung 708). Die L-C-Einheit 708 oder die Versorgungsvorrichtung 708 kann beispielsweise mehrere Kondensatoren 110c aufweisen und mehrere Spulenanordnungen 300 (z.B. mehrere als Drosselspulen wirkende Spulenanordnungen 300), welche in einer Häusung 708g angeordnet sein können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die L-C-Einheit 708 mit den Kondensatoren 110c und den Spulenanordnungen 300 auf der Prozesskammerabdeckung 700a als Modul montiert sein oder werden. Es versteht sich, dass die Kondensatoren 110c und die Spulenanordnungen 300 der L-C-Einheit 708 auch in anderer Form und/oder Anordnung bereitgestellt sein können oder werden können. Ferner kann in die L-C-Einheit 708 auch eine Kühlmittelführung oder eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Blitzlampen 112 und/oder der L-C-Einheit 708 (z.B. der Spulenanordnungen 300) integriert sein.
  • Das Montieren der verschiedenen Komponenten und Bauteile, wie hierin beschrieben, kann beispielsweise aufweisen: Stecken, Klemmen, Auflegen, Anlegen, Kleben, Verschrauben oder ein mechanisch unlösbares Verbinden (z.B. Schweißen). Ferner können/kann die Prozesskammer 700p und/oder die Blitzlampenanordnung 200 weitere Bauteile aufweisen, z.B. Sensoren, Vakuumpumpen, Kühlvorrichtungen, Heizer und Ähnliches.
  • Der zur Verfügung stehende Bauraum zum Unterbringen eines Treiberschaltkreises 200 kann von der L-C-Einheit 708 definiert sein. Beispielsweise kann die L-C-Einheit 708 in ihrer Ausdehnung begrenzt sein oder werden, wenn es notwendig ist, diese auf die Prozesskammer 700p montieren zu können. Beispielsweise können mehrere Prozesskammern 700p als Teil einer Prozessieranlage nebeneinander angeordnet sein, so dass ein Vergrößern der L-C-Einheit 708 seitlich (in Richtung der L-C-Einheiten benachbarter Prozesskammern 700p) blockiert ist und diese nur nach oben vergrößert werden kann.
  • Dies kann eine größere Bauhöhe der die Prozessieranlage umgebenden Einrichtung (z.B. eine Halle) oder Kräne erfordern und mit zusätzlichen Kosten verbunden sein. Insbesondere das Umrüsten bestehender Anlagen kann dadurch kostenintensiv sein.
  • Wird eine Spulenanordnung 300 gemäß der vorangehenden Beschreibung verwendet, können die Spulen 210, 212 deutlich dichter gepackt sein oder werden als herkömmliche Spulen, so dass deren Platzbedarf den Platzbedarf herkömmlicher Spulen nur unwesentlich übersteigt. Somit kann ein wirtschaftliches Umrüsten bestehender Anlagen und/oder Ausrüsten neuer Anlagen mit einem Treiberschaltkreis 200 gemäß der vorangehenden Beschreibung ermöglicht werden.

Claims (15)

  1. Treiberschaltkreis (100) für eine Gasentladungslampe (112), der Treiberschaltkreis (100) aufweisend: • einen ersten Anschluss (202) und einen zweiten Anschluss (204) zum Anschließen einer Gasentladungslampe (112) an den Treiberschaltkreis (200); • einen Kondensator (110c), welcher mit dem ersten Anschluss (202) und dem zweiten Anschluss (204) derart gekoppelt ist, dass der Kondensator (110c) vermittels der Gasentladungslampe (112) entladen werden kann; • eine erste Spule (210), welche zwischen den ersten Anschluss (202) und den Kondensator (110c) geschaltet ist; und • eine zweite Spule (212), welche zwischen den zweiten Anschluss (204) und den Kondensator (110c) geschaltet ist.
  2. Treiberschaltkreis (100) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Spule (210) und/oder die zweite Spule (212) als Luftspule (210, 212) ausgebildet sind/ist.
  3. Treiberschaltkreis (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Spule (210) und die zweite Spule (212) miteinander magnetisch gekoppelt sind.
  4. Treiberschaltkreis (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Spule (210) einen ersten Durchmesser (410) und die zweite Spule (212) einen zweiten Durchmesser (412) größer als der erste Durchmesser (410) aufweist und wobei die erste Spule (210) innerhalb der zweiten Spule (212) angeordnet ist.
  5. Treiberschaltkreis (100) gemäß Anspruch 4, wobei zwischen der ersten Spule (210) und der zweiten Spule (212) ein Trägerrohr (502) aus einem Dielektrikum zum mechanischen Stabilisieren der ersten Spule und der zweiten Spule (210, 212) und zum elektrischen Isolieren der Spulen voneinander angeordnet ist.
  6. Treiberschaltkreis (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Spule (210) und/oder die zweite Spule (212) einlagig gewickelt sind/ist.
  7. Treiberschaltkreis (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste Spule (210) und die zweite Spule (212) jeweils einen separaten Leiter mit einem Leiterquerschnitt von mehr als 10 mm2 aufweisen.
  8. Lampenanordnung (200) aufweisend: • mindestens einen Treiberschaltkreis (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; und • eine an den Treiberschaltkreis (100) angeschlossene Gasentladungslampe (112).
  9. Lampenanordnung (200) gemäß Anspruch 8, wobei die Gasentladungslampe (112) eine Ausdehnung von mehr als 1 m aufweist.
  10. Lampenanordnung (200) gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Gasentladungslampe (112) und der Treiberschaltkreis (100) derart eingerichtet sind, dass bei einer Entladung eines Kondensators (110c) des Treiberschaltkreises (200) durch die Gasentladungslampe (112) hindurch eine Energie von mehr als 1 kJ umgesetzt wird.
  11. Lampenanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Gasentladungslampe (112) als Blitzlampe eingerichtet ist.
  12. Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung (300), das Verfahren aufweisend: • Wickeln eines ersten Drahtes (416) zu einer ersten Spule (210) auf einen Wickelkörper; • Auftragen eines Faserverbunds auf die erste Spule (210) derart, dass aus dem Faserverbund ein die erste Spule (210) umgebendes Trägerrohr (502) mit einer Wanddicke von mehr als 1 mm gebildet wird zum mechanischen Stabilisieren der ersten Spule (210); • Wickeln eines zweiten Drahtes (418) zu einer zweiten Spule (212) auf das Trägermaterial; und • Entfernen des Wickelkörpers aus der ersten Spule (210).
  13. Verfahren gemäß Anspruch 12, ferner aufweisend: • Aufweiten einer Expanderstruktur auf einen ersten Durchmesser (410), wobei die aufgeweitete Expanderstruktur den Wickelkörper bereitstellt; • Verkleinern der Expanderstruktur auf einen dritten Durchmesser, welcher kleiner ist als der erste Durchmesser (410), nach dem Auftragen des Faserverbunds, so dass dieser aus der ersten Spule (210) entfernt werden kann.
  14. Spulenanordnung (300) aufweisend: • einen zu einer ersten Spule einlagig gewickelten ersten Draht; • ein Trägerrohr aus einem Dielektrikum, welches die erste Spule umgibt; • einen zu einer zweiten Spule einlagig gewickelten zweiten Draht, wobei die zweite Spule das Trägerrohr umgibt; • wobei die innenliegende Mantelfläche der ersten Spule und die außenliegende Mantelfläche der zweiten Spule freiliegen.
  15. Spulenanordnung (300) gemäß Anspruch 14, wobei das Trägerrohr einen Faserverbund aufweist.
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