DE19856428C1 - Entladungslampe - Google Patents

Abstract

Um ausgehend von einer bekannten Entladungslampe mit einem Entladungsraum, der von einem Außenrohr aus dielektrischem Material, und von einem eine Innenwandung aufweisenden Innenrohr aus dielektrischem Material begrenzt wird, und mit einer im Bereich des Außenrohres angeordneten Außenelektrode und einer spiralförmigen, an der Innenwandung des Innenrohres anliegenden Innenelektrode, eine Entladungslampe anzugeben, bei der die Innenelektrode leicht zu montieren ist, fest an der Innenwandung anliegt, und bei der die Filamente im Entladungsraum homogen verteilt, und auch bei senkrechtem Einbau stabil sind, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Innenelektrode in Form eines elastischen Spiralbandes ausgebildet ist, das im entspannten Zustand einen Außendurchmesser umschreibt, der größer ist als der Innendurchmesser des Innenrohres.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe mit einem Entladungsraum, der von einem Außen­ rohr aus dielektrischem Material, und von einem eine Innenwandung aufweisenden Innenrohr aus dielektrischem Material begrenzt wird, und mit einer im Bereich des Außenrohres angeord­ neten Außenelektrode und einer spiralförmigen, an der Innenwandung des Innenrohres anlie­ genden Innenelektrode.

Eine derartige Entladungslampe ist in der DE 196 13 502 A1 beschrieben. Es handelt sich da­ bei um einen Excimerstrahler mit einem geschlossenen Entladungsraum, der als Ringspalt zwischen zwei koaxial zueinander angeordneten Quarzglasrohren ausgebildet ist. Der Entla­ dungsraum enthält ein unter Entladungsbedingungen Excimere bildendes Füllgas. Auf der Au­ ßenwandung des äußeren Quarzglasrohres ist eine Außenelektrode in Form eines Netzes vor­ gesehen, während die Innenelektrode durch eine an der Innenwandung des inneren Quarz­ glasrohres anliegende Drahtspirale gebildet wird. Beim Anlegen einer Hochspannung zwi­ schen Außen- und Innenelektrode werden im Füllgas des Entladungsraumes sogenannte Exci­ mere gebildet, die je nach chemischer Zusammensetzung nicht kohärente, jedoch im wesentli­ chen monochromatische UV-Strahlung abgeben. Die Entladung zwischen den Elektroden ver­ läuft dabei durch den Entladungsraum in Form feiner Stromfäden, die als Filamente bezeich­ net werden.

Bei dem bekannten Excimerstrahler läßt sich die Innenelektrode in Form der Drahtspirale rela­ tiv einfach montieren. Die Filamente konzentrieren sich bei dieser Ausführungsform jedoch im Bereich der Drahtspirale. Für Anwendungen des Excimerstrahlers, bei denen eine homogene Verteilung erwünscht ist, kann es darüberhinaus erforderlich sein, ein gleichmäßiges Anliegen, der Drahtspirale an der Innenwandung des Innenrohres zu gewährleisten.

Aus der EP 767 484 A1 ist eine ähnliche Ausführungsform eines Excimer-Strahlers bekannt, bei dem jedoch die Innenelektrode in Form eines Metallrohres mit einem in Richtung der Strah­ lerachse verlaufenden Längsschlitz ausgebildet ist. Zum Montieren der Innenelektrode wird das geschlitzte Metallrohr etwas zusammengerollt und dann in das Innenrohr eingeführt. Da­ durch wird ein festes Anliegen der Innenelektrode an der Innenwandung erreicht, so daß die sich im Entladungsraumes bildenden Filamente im wesentlichen homogen verteilt sind. Aller­ dings neigen die Filamente bei vertikal orientierter Strahlerachse dazu, entlang dem Längs­ schlitz zu wandern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Entladungslampe anzugeben, bei der die Innenelektrode leicht zu montieren ist, fest an der Innenwandung anliegt, und bei der die Filamente im Entladungsraum homogen verteilt, und auch bei senkrechtem Einbau stabil sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs beschriebenen Entladungslampe erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß die Innenelektrode in Form eines elastischen Spiralbandes ausgebildet ist, das im entspannten Zustand einen Außendurchmesser umschreibt, der größer ist als der Innendurchmesser des Innenrohres.

Die Spiralform der Innenelektrode verhindert ein Wandern der Filamente, und zwar unabhän­ gig von der Orientierung der Entladungslampe. Durch die Ausbildung der Innenelektrode in Form eines Spiralbandes wird ein flächiges Anliegen der Innenelektrode an der Innenwan­ dung des Innenrohres, und damit einhergehend eine Homogenisierung des elektrischen Fel­ des im Entladungsraum und damit eine homogene Verteilung der Filamente erreicht. Unter ei­ nem Spiralband wird dabei ein spiralförmig aufgewickeltes Band aus einem elektrisch leiten­ den Material verstanden, das eine im wesentlichen flache, an der Innenwandung anliegende Oberseite aufweist. Die elastische Verformbarkeit des Spiralbandes erleichtert die Montage im Innenrohr, indem es etwas langgezogen und dadurch enger zusammengerollt in das Innenrohr eingeführt und anschließend losgelassen wird. Dadurch, daß das Spiralband im entspannten Zustand einen Außendurchmesser umschreibt, der größer ist als der Innendurchmesser des Innenrohres, wird gewährleistet, daß es an der Innenwandung fest anliegt. Unter dem Außen­ durchmesser wird dabei der maximale Durchmesser des Querschnitts senkrecht zur Spiral- Längsachse verstanden. Das Spiralband befindet sich im entspannten Zustand, wenn keine äußeren Kräfte darauf einwirken.

Die Ausbildung der Innenelektrode gemäß der Erfindung löst somit die oben genannte techni­ sche Aufgabe. Darüberhinaus kann die so ausgebildete Innenelektrode als Reflektor wirken, und sie ist nicht nur für gerade, sondern auch für gebogene Innenrohre geeignet.

Vorteilhafterweise weist das Spiralband zwischen benachbarten Windungsabschnitten einen Spalt mit einer Spaltweite zwischen 0,2 mm und 5 mm auf. Je kleiner der Spalt zwischen be­ nachbarten Windungsabschnitten gewählt wird, umso homogener ist die Verteilung der Fila­ mente im Entladungsraum, und umso effektiver ist die reflektierende Wirkung des Spiralban­ des. Mit enger werdendem Spalt nimmt jedoch die Verformbarkeit des Spiralbandes ab, was die Montage erschwert. Bevorzugt liegt die Spaltweite zwischen 0,5 mm und 2 mm.

Besonders bewährt hat sich ein Spiralband, bei dem die dem Entladungsraum zugewandte Oberseite des Spiralbandes im Querschnitt gesehen eben ausgebildet ist, und eine Breite zwi­ schen 3 mm und 30 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 10 mm aufweist. Mit zunehmender Breite der flachen Oberseite nimmt die feld-homogenisierende und reflektierende Wirkung der Innenelektrode zu, und ihre Verformbarkeit ab.

Als günstig im Hinblick auf seine elastische Verformbarkeit hat sich ein Spiralband mit einer Dicke zwischen 0,1 mm und 1 mm erwiesen. Das Spiralband besteht dabei vorzugsweise Edelstahl oder aus einem Federstahl.

Es wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Entladungslampe bevorzugt, bei der die dem Entladungsraum zugewandte Oberseite des Spiralbandes mit einer UV-Strahlung re­ flektierenden Oberfläche ausgebildet ist. Die Reflektivität der Oberfläche kann durch eine ge­ eignete Beschichtung oder durch Politur eingestellt werden.

Bei einer Entladungslampe mit gebogenem Innenrohr, ist eine in Form eines elastischen Spi­ ralbandes ausgebildete Innenelektrode besonders geeignet. Aufgrund ihrer Biegsamkeit kann sich die Innenelektrode der Biegung des Innenrohres anpassen. Die Biegung kann als Knick oder als kontinuierliche Krümmung ausgeführt sein. Als Beispiele wäre eine kreisförmige, halb­ kreisförmige, bananenförmige oder U-förmige Krümmung des Innenrohres zu nennen.

Besonders bewährt hat sich der Einsatz des Spiralbandes bei einer Entladungslampe, mit ei­ nem Entladungsraum, in dem ein unter Entladungsbedingungen Excimere bildendes Füllgas enthalten ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung nä­ her erläutert. In der Zeichnung zeigen im einzelnen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Innenelektrode für eine erfindungsgemäße Entladungslampe in einer Seitenansicht, und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Entladungslampe in einer Ausführung mit gebogenem Innenrohr und mit der in Fig. 1 dargestellten Innenelektrode, in einer Seitenansicht.

In Fig. 1 ist schematisch eine für einen Excimerstrahler geeignete Innenelektrode in Form ei­ nes Spiralbandes dargestellt, dem insgesamt die Bezugsziffer 1 zugeordnet ist. Das Spiral­ band 1 besteht aus einem spiralförmig gebogenen Metallstreifen 2 aus elastischem Edelstahl (18/8 CrNi-Stahl) mit einer Dicke von 0,5 mm und einer Breite "B" von 6 mm. Das Spiralband 1 weist im entspannten Zustand einen Außendurchmesser "D" von 17 mm und eine Länge "L" von 160 mm auf. Zwischen benachbarten Windungsabschnitten des Spiralbandes 1 ist ein gleichmäßiger Spalt "S" mit einer Spaltweite von 1,3 mm vorgesehen. Die nach außen weisen­ de Oberseite 3 des Metallstreifens 2 ist vollkommen eben, poliert und weist eine glänzende Oberfläche auf.

Aus Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel für den Einsatz der in Fig. 1 dargestellten Innenelek­ trode in einem gebogenen Excimerstrahler ersichtlich. Der Excimerstrahler weist einen ge­ schlossenen, mit KrCl gefüllten Entladungsspalt 4 auf, der einerseits von einem Innenrohr 5 aus Quarzglas, und andererseits von einem Außenrohr 6 aus Quarzglas begrenzt ist. Innen­ rohr 5 und Außenrohr 6 verlaufen koaxial zueinander und sind an den Enden jeweils miteinan­ der verschmolzen. Etwa in der Mitte des Excimerstrahlers weisen Innenrohr 5 und Außenrohr 6 einen Knick 8 mit einem Knickwinkel von ca. 40° auf. Auf der Außenwandung des Außenroh­ res 6 liegt eine Außenelektrode in Form eines Metallnetzes 9 an. Die Innenelektrode ist in Form eines elastischen Spiralbandes 1 ausgebildet, wie es anhand Fig. 1 näher erläutert ist. Das Spiralband 1 liegt mit seiner im Querschnitt flachen Oberseite 3 an der Rohr-Innenwan­ dung 10 des Innenrohres 5 fest an (in Fig. 2 ist nur zum Zweck einer deulicheren Darstellung ein Spalt gelassen). Dies wird dadurch erreicht, daß der Innendurchmesser "I" des Innenrohres 5 mit 16 mm geringfügig kleiner ist, als der Außendurchmesser "D" des Spiralbandes 1, der im entspannten Zustand bei 17 mm liegt. Das Spiralband 1 läßt sich in das Innenrohr 5 leicht ein­ führen, indem es ein wenig langgezogen wird, wodurch es sich enger zusammenrollt. Nach dem Loslassen entspannt es sich soweit möglich und legt sich dabei an der Innenwandung 10 des Innenrohres 5 trotz dessen Knick 8 fest an. Durch das flächige Anliegen des Spiralbandes 1 an der Innenwandung 10 des Innenrohres 5 wird eine Homogenisierung des elektrischen Feldes im Entladungsraum 4 und damit eine homogene Verteilung der Filamente erreicht. Die Spiralform der Innenelektrode verhindert ein Wandern der Filamente, und zwar auch bei einer vertikalen Orientierung des Excimerstrahlers. Aufgrund der polierten, glänzenden Oberseite 3 wirkt das Spiralband 1 gleichzeitig als Reflektor.

Die erfindungsgemäße Entladungslampe kann beispielsweise in Form eines Excimerstrahlers bei einer Tauchlampe eingesetzt werden.

Claims (9)

1. Entladungslampe mit einem Entladungsraum (4), der von einem Außenrohr (6) aus die­ lektrischem Material, und von einem eine Innenwandung (10) aufweisenden Innenrohr (5) aus dielektrischem Material begrenzt wird, und mit einer im Bereich des Außenrohres (6) angeordneten Außenelektrode (9) und einer spiralförmigen, an der Innenwandung (10) des Innenrohres (5) anliegenden Innenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenelektrode in Form eines elastischen Spiralbandes (1) ausgebildet ist, das im ent­ spannten Zustand einen Außendurchmesser (D) umschreibt, der größer ist als der Innen­ durchmesser des Innenrohres (5).

2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralband (1) zwischen benachbarten Windungsabschnitten einen Spalt (S) mit einer Spaltweite zwi­ schen 0,5 mm und 5 mm aufweist.

3. Entladungslampe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltweite zwi­ schen 0,5 mm und 2 mm eingestellt ist.

4. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Entladungsraum (4) zugewandte Oberseite (3) des Spiralbandes (1) im Querschnitt gesehen eben ausgebildet ist, und eine Breite zwischen 3 mm und 30 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 10 mm aufweist.

5. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralband (1) eine Dicke zwischen 0,1 mm und 1 mm aufweist.

6. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Entladungsraum (4) zugewandte Oberseite (3) des Spiralbandes (1) mit ei­ ner UV-Strahlung reflektierenden Oberfläche ausgebildet ist.

7. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralband (1) aus Edelstahl besteht.

8. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß das Innenrohr (5) gebogen ist.

9. Entladungslampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Entladungsraum ein unter Entladungsbedingungen Excimere bildendes Füllgas enthalten ist.