DE19741668C2 - Entladungslampe für Oberflächen-Gleitentladung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe mit einem an einen Entladungsraum angrenzen­ den Lampenrohr aus dielektrischem Material, auf dessen dem Entladungsraum abgewandter Oberfläche mindestens ein mittels eines Isolationsmittels elektrisch voneinander isoliertes Elektrodenpaar angeordnet ist.

Eine bekannte, in der EP 518 132 A2 beschriebene Leuchtstofflampe besteht aus einem zy­ lindrischen, mit Xenon gefüllten Lampenkolben aus Glas, auf dessen äußerer Oberfläche ein Paar streifenförmig ausgebildeter Elektroden elektrisch isoliert voneinander angeordnet ist. Die streifenförmigen Elektroden erstrecken sich über die gesamte Länge des Lampenkolbens, wo­ bei sie sich mit ihren Längsseiten unter Freilassen zweier Spalte gegenüberliegen. Die Elektro­ den sind an die Pole eine Hochspannungsquelle angeschlossen, die mit einer Wechselspan­ nung in der Größenordnung von 20 kHz bis 500 kHz derart betrieben wird, daß sich eine elek­ trische Gleitentladung nur im Bereich der inneren Oberfläche des Lampenkolbens bildet. Die dabei abgegebene Strahlung tritt aus dem breiteren der beiden Spalte aus. Der andere Spalt ist zur Vermeidung von Überschlägen mit einem die Elektroden überragenden Wulst aus iso­ lierendem Material gefüllt.

Elektroden innerhalb des Entladungsraumes werden bei der bekannten Leuchtstofflampe ver­ mieden. Die flächige Ausbildung der Elektroden erleichtert die Herstellung der Lampe. Aller­ dings begrenzen die Elektroden den Austritt der Nutzstrahlung aus dem Lampenkolben. Dar­ überhinaus wird die äußere Oberfläche des Lampenkolbens besonders heiß.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Entladungslampe anzuge­ ben, die hinsichtlich der Abschattung der Nutzstrahlung durch die Elektroden verbessert ist, bei der eine übermäßige Erwärmung der äußeren Wandungen vermieden wird und die mit geringem Aufwand herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs beschriebenen Entladungslampe erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß das Lampenrohr unter Bildung eines den Entladungsraum umfassenden Ringspaltes von einem Hüllrohr umschlossen ist, und daß das Lampenrohr-Inne­ re mittels des Isolationsmittels in elektrisch voneinander isolierte Teilräume unterteilt ist, inner­ halb deren die Elektroden angeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Entladungslampe ist ein im Querschnitt ringförmiger Entladungs­ raum vorgesehen. Die Gleitentladung wird an der inneren Wandung des Entladungsraumes erzeugt, nicht an der äußeren. Dadurch bleibt die durch das Hüllrohr gebildete Außenwandung des Entladungsraumes relativ kalt.

Das mindestens eine Elektrodenpaar ist in Teilräumen im Inneren des Lampenrohres angeord­ net. Außenliegende Elektroden und die damit einhergehenden Nachteile hinsichtlich der elek­ trischen Sicherheit und der Temperaturbelastung werden bei der erfindungsgemäßen Entla­ dungslampe vermieden. Die im Inneren des Lampenrohres angeordneten Elektroden lassen sich darüberhinaus leicht kühlen. Jede Elektrode des Elektrodenpaares ist mit einem der Pole einer Wechselspannungs- oder einer Wechselstromquelle verbunden. Es können auch mehre­ re Elektrodenpaare vorgesehen sein.

Die Elektroden sind durch mindestens ein Isolationsmittel aus elektrisch isolierendem Material voneinander getrennt. Das elektrisch isolierende Material kann im Lampenrohr in festem oder in flüssigem Aggregatzustand vorliegen. Im Fall eines Isolationsmittels aus festem Material ist dieses mit der Innenwandung des Lampenrohres verbunden, wobei es aber Öffnungen auf­ weisen kann. Es ist nicht erforderlich, daß durch das Isolationsmittel im Lampenrohr räumlich vollständig voneinander getrennte Teilräume entstehen. Wesentlich ist lediglich, daß durch das Isolationsmittel das Lampenrohr in elektrisch voneinander isolierte Teilräume unterteilt wird, wobei das Isolationsmittel einen elektrischen Überschlag zwischen den Elektroden verhindert.

Aufgrund der Anordnung der Elektroden und des Isolationsmittels im Innern des Lampenroh­ res kann ein Isolationsmittel aus festem Material auch bei der Herstellung der Elektroden hilf­ reich sein. Beispielsweise bildet es bei einer Tauchbeschichtung zur Herstellung flächiger, schichtförmiger Elektroden zusammen mit der Innenwandung des Lampenrohres eine mecha­ nische Begrenzung für flüssiges Elektroden-Ausgangsmaterial, so daß die Größe und Geometrie der Elektrodenschichten anhand der Innengeometrie im Lampenrohr vorgegeben und auf einfache Weise eingehalten werden kann. Auch für Elektroden aus vorgeformten Bau­ teilen, wie Blechen oder Federn, Gittern, Netzen oder Spiralen kann das Isolationsmittel als Begrenzungs- und Haltemittel dienen und so die Montage derartiger Elektroden-Bauteile erleichtern.

Unter einem "flächig anliegenden Elektrodenpaar" werden an der Innenwandung des Lampen­ rohres flächig anliegendem Elektroden verstanden. Derartige Elektroden können aus elektrisch leitendem, flächig geformtem Material hergestellt sein, beispielsweise als Schicht, Netz, Gitter oder als Blech. Darüber hinaus können die Elektroden auch von einer geeigneten Flüssigkeit umgeben sein, die mit der Innenwandung des Lampenrohres in Berührung steht. In dem Fall bildet die "flächig anliegende" Flüssigkeit einen Bestandteil der Elektrode, so daß ein weiterer - beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Feststoff bestehender - Bestandteil der Elektro­ de nicht flächig ausgebildet sein muß. Als geeignete Flüssigkeit für diese Art einer "flächig an­ liegenden Elektrode" kommt eine elektrisch isolierende Flüssigkeit mit einer Dielektrizitätskon­ stante von mindestens 20 in Betracht. Die vergleichsweise hohe Dielektrizitätskonstante einer solchen Flüssigkeit gewährleistet eine homogene Feldverteilung an der Innenwandung des Lampenrohres.

Die im Inneren des Lampenrohres vorgesehenen Elektroden begrenzen den Lichtaustritt nach außen nicht. Es ist nicht erforderlich, daß die Elektroden auf der inneren Oberfläche des Lam­ penrohres angeordnet sind; sie können beispielsweise auch in der Wandung des Lampenroh­ res ganz oder teilweise eingebettet sein. Die Geometrie des radialen Querschnitts des Lam­ penrohres ist für die Erfindung nicht wesentlich; das Lampenrohr kann zum Beispiel einen run­ den, ovalen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen, oder es kann als sogenanntes "Zwil­ lingsrohr" mit zwei achsenparallel verlaufenden und durch einen Längssteg voneinander ge­ trennten Röhren ausgebildet sein, wobei im zuletzt genannten Fall der Längssteg das Isolati­ onsmittel im Sinne der Erfindung bilden kann.

Besonders bewährt hat sich eine Ausführungsform der Entladungslampe, bei der das Isolati­ onsmittel als Innensteg ausgebildet ist. Der Innensteg verläuft entweder parallel oder quer zur Längsachse des Lampenrohres an dessen Innenwandung entlang, wobei er das Lampenrohr in elektrisch voneinander isolierte Teilräume trennt. Üblicherweise verbindet der Innensteg da­ bei einen ersten Bereich der Innenwandung des Lampenrohres mit einem - in radialer Rich­ tung gesehen - gegenüberliegenden Bereich. Der Innensteg kann dabei jedoch Öffnungen aufweisen, wenn derartige Öffnungen die Trennung in elektrisch voneinander isolierte Teilräu­ me nicht beeinträchtigen.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante verläuft der Innensteg in Richtung der Längs­ achse des Lampenrohres. Er trennt das Lampenrohr dabei in sich gegenüberliegende und par­ allel zueinander verlaufende Teilräume. Die Elektroden des Elektrodenpaares erstrecken sich bei dieser Ausführungsform bevorzugt parallel zueinander über einen Teilumfang der inneren Mantelfläche des Lampenrohres. Derartige halbschalenförmig an der inneren Wandung des Lampenrohres ausgebildete Elektroden können entlang der gesamte Länge des Entladungs­ raumes verlaufen. Das bei der Entladung im Entladungsraum erzeugte Plasma ist in der Nähe des Innensteges filamentiert und erstreckt sich ansonsten als Gleitentladung über die gesamte äußere Oberfläche des Lampenrohres.

Vorteilhafterweise ist der Innensteg bei dieser Ausführungsvariante geschlossen ausgebildet. Das heißt, er trennt das Innere des Lampenrohres in zwei sowohl räumlich als auch elektrisch voneinander isolierte, jeweils parallel zur Richtung der Lampenrohr-Längsachse verlaufende Teilräume. Der besondere Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß derartige Rohre mit durchgehendem, geschlossenem Innensteg im Handel bereits erhältlich sind. Bei diesen, mit­ tels Ziehverfahren hergestellten Rohren ist der Innensteg integraler Bestandteil des Lampen­ rohres. Dies vereinfacht die Herstellung der Entladungslampe. Dazu trägt bei, daß aufgrund der räumlichen Trennung innerhalb des Lampenrohres die Elektroden an sämtlichen Innen­ wandungen der jeweiligen Teilräume angebracht werden können, ohne daß besondere Be­ grenzungs- oder Vorsichtsmaßnahmen zur Vermeidung von Überschlägen zwischen den Elek­ troden erforderlich wären. Darüberhinaus verbessert der geschlossene Innensteg die mechani­ sche Stabilität des Lampenrohres.

In einer zweiten, gleichermaßen bevorzugten Ausführungsvariante der Entladungslampe ver­ läuft der Innensteg quer zur Längsachse des Lampenrohres. Der Innensteg ist dabei beispiels­ weise kreis- oder ringförmig ausgebildet, wobei er an der Innenwandung des Lampenrohres anliegt. Die Elektroden des Elektrodenpaares erstrecken sich bei dieser Ausführungsform be­ vorzugt über den gesamten Umfang der inneren Mantelfläche des Lampenrohres. Auch bei dieser Anordnung und Ausführung des Innensteges ist das im Entladungsraum erzeugte Plas­ ma nur in der Nähe des Innensteges filamentiert und erstreckt sich ansonsten als Gleitentla­ dung beiderseits des Innensteges über die äußere Oberfläche des Lampenrohres.

Bei dieser Ausführungsform hat es sich als günstig erwiesen, den Innensteg perforiert auszu­ bilden. Dadurch ist es möglich, durch das Lampenrohr ein Kühlmittel hindurchzuleiten. Das Kühlmittel kann gleichzeitig zur Homogenisierung des elektrischen Feldes beitragen, was ins­ besondere bei nicht flächig anliegenden Elektroden vorteilhaft sein kann. Zur Vermeidung von Überschlägen im Bereich des perforierten Innensteges trägt bei, die Perforation oder die Per­ forationen beiderseits des Steges mit Ringwülsten oder Rohrstutzen aus elektrisch isolieren­ dem Material zu umgeben.

Zur Verringerung der dielektrischen Verluste der Entladungslampe hat es sich bei beiden be­ vorzugten Ausführungsformen als vorteilhaft erwiesen, den Innensteg beidseitig mit Elektroden zu versehen.

Bei den genannten Ausführungsvarianten weist der Innensteg vorteilhafterweise eine Wand­ stärke im Bereich zwischen 5% und 10% des Außendurchmessers des Lampenrohres auf. Die genannte Untergrenze für die Innensteg-Wandstärke wird durch die mechanische Festig­ keit des Steges bestimmt.

Die Elektroden können vorteilhafterweise reflektierend ausgebildet sein. Diese Maßnahme ist besonders wirksam, wenn die Elektroden die gesamte, dem Entladungsraum gegenüberlie­ gende, freie innere Mantelfläche des Lampenrohres bedecken. Strahlungsverluste werden da­ durch vermieden.

Vorteilhafterweise ist das Lampenrohr von einem Kühlmittel durchströmbar. In dem Fall ist das Lampenrohr mit einem Anschluß und mit einem Auslaß für ein Kühlmittel versehen, mittels dessen das Elektrodenpaar und das Lampenrohr im Durchfluß gekühlt werden. Besonders wirk­ sam ist ein flüssiges Kühlmittel, beispielsweise deionisiertes Wasser. Die relativ große Dielek­ trizitätskonstante von deionisiertem Wasser von ca. 80 trägt dabei gleichzeitig zur Homogeni­ sierung der Feldverteilung um den Entladungsraum bei. Da das Lampenrohr eine mechani­ sche Begrenzung für das Kühlmedium vorgibt und die Elektroden an der Innenwandung des Lampenrohres und/oder am Innensteg angeordnet sind, lassen sie sich auf diese Weise effek­ tiv und leicht kühlen. Das Kühlmittel muß nicht durchlässig für die im Entladungsraum erzeugte Strahlung sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe wird das Isolationsmittel durch einen mit Kühlmittel gefüllten Zwischenraum zwischen den Elektroden gebildet. Das Kühlmittel ist dabei eine elektrisch isolierende Flüssigkeit, wie bei­ spielsweise deionisiertes Wasser. Damit die Flüssigkeit als Isolationsmittel wirkt, ist ein ausrei­ chend großer Abstand zwischen den Elektroden des Elektrodenpaares erforderlich. Der erfor­ derliche Mindestabstand hängt von einer Vielzahl von Parametern, wie der Art des Kühlmittels und der an den Elektroden anliegenden Spannung ab. Er kann aber von einem Fachmann für den konkreten Anwendungsfall leicht berechnet oder anhand weniger Versuche ermittelt wer­ den. Bei dieser Ausführungsform kann auf einen Innensteg verzichtet werden. Die Entladungs­ lampe ist daher besonders einfach herstellbar. Insbesondere beim Einsatz von Elektroden in Form vorgeformter Bauteile wird deren korrekte Anordnung im Lampenrohr und die Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes zwischen den Elektroden erleichtert, wenn innerhalb des Lam­ penrohres Abstandshalter vorgesehen sind, an denen die Elektroden anliegen.

Besonders bewährt hat sich eine Ausführungsform der Entladungslampe, bei der im Entla­ dungsraum ein unter Entladungsbedingungen Excimere bildendes Füllgas enthalten ist, das einen Partialdruck von mindestens 100 mbar erzeugt. Dabei erweist sich die Möglichkeit einer effektiven und einfachen Kühlung des mindestens einen Elektrodenpaares als besonders vor­ teilhaft. Dies spielt insbesondere bei UV-Excimerstrahlern eine wichtige Rolle, die ein Lampen­ rohr mit einem Außendurchmesser im Bereich zwischen 15 mm und 50 mm aufweisen, und die mit einer elektrischen Leistung von mehr als 10 Watt pro cm Länge des Lampenrohres beauf­ schlagt werden. Mittels derartiger Excimerstrahler kann eine besonders große Elektrodenober­ fläche und damit ein größerer UV-aktiver Bereich erzeugt werden. Es werden damit besonders hohe Leistungsdichten, und damit einhergehend hohe Temperaturen im Bereich der Elektro­ den erreicht, die eine effektive Kühlung erfordern. Die Art des Füllgases hängt von der ge­ wünschten Wellenlänge der Excimerstrahlung ab. Geeignete Füllgase und die spektrale Zu­ sammensetzung der damit erzeugten Excimerstrahlung werden in der Fachliteratur beschrie­ ben, beispielsweise in der EP 254 111 A1.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen im einzelnen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe mit einem Längssteg in einer Seitenansicht,

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der Entladungslampe in einem Schnitt entlang der Linie A-A in einer Vorderansicht,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe mit einem Quersteg in einer Seitenansicht,

Fig. 4 einen Schnitt durch die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der Entladungslampe entlang der Linie B-B in einer Vorderansicht und

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe mit einem durch Kühlflüssigkeit elektrisch voneinander isolierten Elektrodenpaar.

Bei der Entladungslampe gemäß Fig. 1 ist ein äußeres Hüllrohr 1 aus Quarzglas mit einem Außendurchmesser von 30 mm, einer Wandstärke von 1 mm und einer Länge von 15 cm vorgesehen. Das Hüllrohr 1 umgibt koaxial ein Innenrohr 2 aus Quarzglas, das einen Außen­ durchmesser von 15 mm und eine Wandstärke von 1 mm aufweist. An seinen beiden Stirnsei­ ten 3 ist das äußere Hüllrohr 1 mit dem Innenrohr 2 unter Bildung eines geschlossenen, im Querschnitt ringförmigen Entladungsraumes 4 verschmolzen, der ebenfalls eine Länge von ca. 15 cm aufweist.

Das Hüllrohr 1 ist mit einem Einfüllstutzen 5 versehen, durch den der Entladungsraum 4 mit ei­ nem unter Entladungsbedingungen Excimere bildenden Füllgas gefüllt wird. Im Ausführungs­ beispiel wird ein Xenon-haltiges Füllgas verwendet, das eine Excimerstrahlung mit einer Wel­ lenfänge um 172 nm erzeugt. Der Partialdruck des Xenon-Gases im Entladungsraum 4 beträgt 200 mbar.

Mittig innerhalb des Innenrohres 2 und parallel zu dessen Längsachse 6 verläuft ein Quarz­ glas-Längssteg 7 mit einer Wandstärke von 1 mm. Wie aus der Vorderansicht gemäß Fig. 2 deutlicher ersichtlich, unterteilt der Längssteg 7 das Innenrohr 2 in zwei im Querschnitt halb­ kreisförmige, räumlich voneinander getrennte Teilräume 8, 9. Der Längssteg 7 ist integraler Bestandteil des Innenrohres 2 und erstreckt sich über dessen gesamte Länge. Seine Wand­ stärke beträgt 1 mm.

Die den Teilraum 8 begrenzenden Wandungen des Innenrohres 2 und des Längssteges 7 sind mit einer ersten Elektrode 10 belegt. Dabei handelt es sich um eine in einem Tauchbeschich­ tungsverfahren aufgebrachte, elektrisch leitende und reflektierende Aluminiumschicht. Entspre­ chend sind die den Teilraum 9 begrenzenden Wandungen mit einer zweiten Elektrode 11 in Form einer Aluminiumschicht belegt. Die Elektroden 10, 11, mittels des Längssteges 7 elek­ trisch und räumlich voneinander isoliert, erstrecken sich über die gesamte Länge des Entla­ dungsraumes 4. Sie sind mit den Polen einer (in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellten) Wechselspannungsquelle verbunden, mittels der sie mit einer elektrischen Leistung von 300 W beaufschlagt werden. Dabei bilden sich in einem Bereich zwischen den Elektroden 10, 11 im Entladungsraum 4 filamentierte Entladungskanäle aus, die in Fig. 2 mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet sind. Im übrigen ist die Außenoberfläche des Lampenrohres 2 im Entladungsraum von einer homogenen Gleitentladung 12 überzogen. Am Hüllrohr 1 findet kei­ ne Entladung statt.

Das Innenrohr 2 ist stirnseitig 14 mit einem (in den Fig. 1 und 2 nicht dargestellten) Kühl­ wasseranschluß verbunden. Das deionisierte, elektrisch nicht leitende Kühlwasser wird durch beide Teilräume 8, 9 im Durchfluß geleitet, wodurch die Elektroden 10, 11 und das Innenrohr 2 gekühlt werden. Das Kühlwasser ist dabei allseitig von Elektrodenmaterial umgeben, so daß es nicht vom elektrischen Wechselfeld durchsetzt und dadurch aufgeheizt wird.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entla­ dungslampe findet die Gleitentladung 12 über die gesamte Länge des Entladungsraumes 4 statt. Die so erzeugte Strahlung wird über das Hüllrohr 1 nach außen abgestrahlt, ohne Ab­ schattung durch Elektroden oder andere Bauteile. Die Lichtausbeute wird noch dadurch ver­ bessert, daß die dem Entladungsraum 4 zugewandten Elektroden 10, 11 reflektierend für die erzeugte UV-Strahlung ausgebildet sind.

Der durchgehende, geschlossene Längssteg 7 erlaubt eine einfache Herstellung der Entla­ dungslampe, insbesondere der Elektroden 10, 11 und er verhindert sicher jeden Überschlag zwischen den Elektroden 10, 11.

Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe an­ hand der Fig. 3 und 4 beschrieben.

Bei der Entladungslampe gemäß Fig. 3 ist ein äußeres Hüllrohr 1 aus Quarzglas, mit einem Außendurchmesser von 30 mm, einer Wandstärke von 1 mm und einer Länge von 12 cm vorgesehen. Das Hüllrohr 1 umgibt koaxial ein Innenrohr 2 aus Quarzglas, das einen Außen­ durchmesser von 15 mm und eine Wandstärke von 1 mm aufweist. An seinen beiden Stirnsei­ ten 3 ist das äußere Hüllrohr 1 mit dem Innenrohr 2 unter Bildung eines geschlossenen, im Querschnitt ringförmigen Entladungsraumes 4 verschmolzen, der ebenfalls eine Länge von ca. 12 cm aufweist.

Das Hüllrohr 1 ist mit einem Einfüllstutzen 5 versehen, durch den der Entladungsraum 4 mit ei­ nem unter Entladungsbedingungen Excimere bildenden Füllgas gefüllt wird. Im Ausführungs­ beispiel wird ein Xenonchlorid-haltiges Füllgas verwendet, das eine Excimerstrahlung mit einer Wellenlänge um 308 nm erzeugt. Der Partialdruck von Xenonchlorid im Entladungsraum 4 be­ trägt 200 mbar.

Quer zur Längsachse 6 des Innenrohres 2 verläuft ein ringförmiger Quersteg 17 aus Quarz­ glas mit einer Wandstärke von 2 mm, der das Innenrohr 2 in zwei etwa gleich lange Teilräume 18, 19 unterteilt. Der Quersteg 17 ist mit einer in Richtung der Längsachse 6 verlaufenden Durchgangsbohrung 24 versehen, die die beiden Teilräume 18, 19 räumlich miteinander ver­ bindet. Die Durchgangsbohrung 24 ist beidseitig des Quersteges 17 von einer Hülse 25 aus Quarzglas umschlossen, die sich jeweils in Richtung der beiden Teilräume 18, 19 erstreckt.

Die den Teilraum 18 begrenzenden Wandungen des Innenrohres 2 und des Quersteges 17 sind mit einer ersten Elektrode 20 belegt. Dabei handelt es sich um ein vorgeformtes reflektie­ rend ausgebildetes Aluminiumblech. Entsprechend sind die den Teilraum 19 begrenzenden Wandungen mit einer zweiten Elektrode 21 in Form eines vorgeformten Aluminiumbleches be­ legt. Die Elektroden 20, 21 sind mittels des Quersteges 17 elektrisch voneinander isoliert. Sie erstrecken sich jeweils über den gesamten Innenumfang des Entladungsraumes 4. Die beider­ seits des Quersteges 17 abstehende Hülse 25 ist nicht mit Elektrodenmaterial belegt. Sie ver­ hindert einen elektrischen Überschlag durch die Durchgangsbohrung 24.

Die Elektroden sind mit den Polen einer (in den Fig. 3 und 4 nicht dargestellten) Wechsel­ spannungsquelle verbunden, mittels der sie mit einer elektrischen Leistung von 100 W beauf­ schlagt werden. Dabei bilden sich in einem Bereich zwischen den Elektroden 20, 21 und inner­ halb des Entladungsraumes 4 filamentierte Entladungskanäle 23 und an der restlichen Außen­ oberfläche des Innenrohres 2 eine Gleitentladung 22.

Das Innenrohr 2 ist stirnseitig 14 mit einem (in den Fig. 3 und 4 nicht dargestellten) Kühl­ wasseranschluß verbunden. Zur Kühlung der Elektroden 20, 21 und des Innenrohres 2 wird deionisiertes Kühlwasser durch beide Teilräume 18, 19 im Durchfluß geleitet, wobei es die Durchgangsbohrung 24 des Quersteges 17 passiert.

Bei der Vorderansicht der Entladungslampe gemäß Fig. 4 ist die ringförmige Verteilung der Gleitentladung 22 über der Außenwandung des Innenrohres 2 deutlich zu erkennen. Weiterhin ist auch die ringförmige Ausbildung des Quersteges 17 ersichtlich, der die Teilräume 18, 19 - bis auf die Durchgangsbohrung 24 - räumlich voneinander vollständig trennt. Die Durchgangs­ bohrung 24 dient als Durchlaß für das Kühlwasser. Zur Verminderung der dielektrischen Verlu­ ste ist der Quersteg 17 - bis auf die beiderseits abstehenden Hülsen 26 - mit den Elektroden­ blechen belegt, wobei in Fig. 4 nur die eine Elektrode 21 zu sehen ist.

Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entla­ dungslampe findet die Gleitentladung 22 über den gesamten inneren Umfang des Entladungsraumes 4 statt. Die so erzeugte Strahlung wird über das Hüllrohr 1 nach außen ab­ gestrahlt, ohne Abschattung durch Elektroden 20, 21 oder andere Bauteile. Die Lichtausbeute wird dadurch verbessert, daß die dem Entladungsraum 4 zugewandten Elektroden 20, 21 re­ flektierend für die erzeugte UV-Strahlung von 308 nm ausgebildet sind.

Alternativ bestehen die Elektroden aus einem für diese UV-Wellenlänge durchlässigen Materi­ al oder sie sind in lichtdurchlässiger Form, beispielsweise als Netz oder als Wendel gestaltet. Auch das Kühlwasser ist für UV-Strahlung dieser Wellenfänge durchlässig, so daß die UV- Strahlung in das Kühlwasser eindringen kann. Bei einer Ausführungsform der Elektroden mit offener Oberfläche trägt das Kühlwasser aufgrund seiner hohen Dielektrizitätskonstante gleichzeitig zur Homogenisierung des elektrischen Feldes bei.

Der Quersteg 17 erlaubt eine einfache Herstellung der Entladungslampe, insbesondere das Einsetzen der Elektroden 20, 21, und er verhindert sicher jeden Überschlag.

Bis auf die nachfolgend näher erläuterten Unterschiede entspricht die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform der oben anhand der Fig. 3 und 4 beschriebenen Entladungslampe. In Fig. 5 werden für die Bezeichnung gleicher oder entsprechender Bauteile oder Bestandteile dieselben Bezugsziffern wie in den Fig. 3 und 4 verwendet.

Das Elektrodenpaar umfaßt bei dieser Ausführungsform metallische, innerhalb des Innenroh­ res 2 beabstandet zueinander angeordnete Drahtwendeln 30, 31, deren Mittelachsen jeweils in der Längsachse 6 des Innenrohres 2 verlaufen. Der Durchmesser der Wendeln ist bis auf einen geringen Spalt kleiner als der Innendurchmesser des Innenrohres 2.

Die Drahtwendeln 30, 31 erstrecken sich innerhalb des Innenrohres 2 und entlang des Entla­ dungsraumes über einen Bereich, der jeweils etwa am stirnseitigen Ende 3 des Entladungs­ raumes 4 beginnt und etwa in dessen Mitte endet. Zwischen den Drahtwendeln 30, 31 ist ein kühlwassergefüllter Isolationsspalt 37 vorgesehen, dessen Weite - in Richtung der Längsach­ se 6 des Innenrohres 2 gesehen - etwa 10 mm beträgt.

Aufgrund des Isolationsspaltes 37 wird das Innenrohr 2 in zwei elektrisch voneinander ge­ trennte Teilräume 38 und 39 unterteilt. In jedem der Teilräume 38, 39 ist eine Drahtwendel 30, 31 angeordnet. Zur Gewährleistung einer ausreichenden elektrischen Isolierung der Teilräume voneinander ist der Isolationsspalt 37 mit elektrisch nichtleitendem, also deionisiertem Kühl­ wasser 35 gefüllt.

Die Drahtwendeln 30, 31 sind daher mittels des Isolationsspaltes 37 elektrisch voneinander iso­ liert, wodurch das Kühlwasser 35 neben seiner Funktion der Kühlung von Elektroden und In­ nenrohr 2 auch einen elektrischen Überschlag zwischen den Drahtwendeln 30, 31 verhindert. Gleichzeitig homogenisiert das Kühlwasser 35 aufgrund seiner hohen Dielektrizitätskonstante (ε = ca. 80) das im Bereich der Innenoberfläche des Innenrohres 2 wirkende elektrische Feld. Aus diesem Grund ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Drahtwendeln 30, 31 vollständig oder auch nur teilweise an der Innenoberfläche des Innenrohres 2 anliegen.

Um bei der Montage der Drahtwendeln 30, 31 in das Innenrohr 2 die Einhaltung des Isolations­ spaltes 37 zu gewährleisten und zur Vereinfachung der Montage sind beiderseits des Isolati­ onsspaltes 37 Abstandselemente 34 vorgesehen, an denen die Drahtwendeln 30, 31 jeweils anliegen. Die Abstandselemente 34 bestehen aus Quarzglas und sie sind jeweils mit der In­ nenwandung des Innenrohres 2 verschmolzen.

Die Form der Entladung bei dieser Ausführungsform der Entladungslampe ist ähnlich der an­ hand der Fig. 3 und 4 beschriebenen Ausführungsform. Es bilden sich in einem Bereich zwischen den Drahtwendeln 30, 31 und innerhalb des Entladungsraumes 4 filamentierte Entla­ dungskanäle 33 und an der restlichen Außenoberfläche des Innenrohres 2 eine Gleitentladung 32.

Claims (14)

1. Entladungslampe mit einem an einen Entladungsraum (4) angrenzenden Lampenrohr (2) aus dielektrischem Material, auf dessen dem Entladungsraum (4) abgewandter Oberflä­ che mindestens ein durch ein Isolationsmittel elektrisch voneinander isoliertes Elektro­ denpaar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Lampenrohr (2) unter Bildung eines den Entladungsraum (4) umfassenden Ringspaltes von einem Hüllrohr (1) um­ schlossen ist, und daß das Lampenrohr (2)-Innere mittels des Isolationsmittels (7; 17; 37) in elektrisch voneinander isolierte Teilräume (8; 9; 18; 19; 38; 39) unterteilt ist, innerhalb deren die Elektroden (10; 11; 20; 21; 30; 31) angeordnet sind.

2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationsmittel als Innensteg (7, 17) ausgebildet ist.

3. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innensteg (7) in Richtung der Längsachse (6) des Lampenrohres (2) verläuft.

4. Entladungslampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Elektrode (10; 11) des Elektrodenpaares über einen Teilumfang der inneren Mantelfläche des Lam­ penrohres (2) erstreckt.

5. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innensteg (17) quer zur Längsachse (6) des Lampenrohres (2) verläuft.

6. Entladungslampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innensteg (17) perforiert ist.

7. Entladungslampe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Elektrode (20, 21) des Elektrodenpaares über den gesamten Umfang der inne­ ren Mantelfläche des Lampenrohres (2) erstreckt.

8. Entladungslampe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innensteg (7; 17) beidseitig mit Elektroden (10; 11; 20, 21) versehen ist.

9. Entladungslampe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Innensteg (7; 17) eine Wandstärke im Bereich zwischen 5% und 10% des Außendurch­ messers des Lampenrohres (2) aufweist.

10. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (10; 11; 20, 21; 30; 31) reflektierend ausgebildet sind.

11. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Lampenrohr (2) von einem Kühlmittel (35) durchströmbar ist.

12. Entladungslampe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolationsmittel durch einen mit Kühlmittel (35) gefüllten Zwischenraum (37) zwischen den Elektroden (30; 31) gebildet wird.

13. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Entladungsraum (4) ein unter Entladungsbedingungen Excimere bildendes Füll­ gas enthalten ist, das einen Partialdruck von mindestens 100 mbar erzeugt.

14. Entladungslampe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer elektri­ schen Leistung von mehr als 10 Watt pro cm Länge des Lampenrohres (2) beaufschlagt wird, wobei das Lampenrohr (2) einen Außendurchmesser im Bereich zwischen 15 mm und 50 mm aufweist.