DE19946274C2 - Elektrodenlose Entladungslampe und deren Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrodenlose Entladungslampe, die zumindest eine ringförmig geschlossene Entladungsstrecke in ihrem Entladungsgefäß aufweist, wobei die Entladungs­ strecke an wenigstens einer Stelle von einem Kreis aus magnetischem Werkstoff zur Einkopplung von elektromagnetischer Energie umgeben ist, der als ein das Entladungsgefäß umgebender Transformator-Kern ausgebildet ist, der von wenigstens einer als Primärseite dienenden elektrischen Wicklung umgeben ist, wobei zwischen zwei sich gegenüberliegenden Wandbereichen der ringförmigen Entladungsstrecke des Entladungsgefäßes ein rohrförmiges Zwischenstück angeordnet ist, dessen Enden jeweils mit dem Inneren des Entladungsgefäßes so verbunden sind, dass ein gegenüber der Umgebung hermetisch abgeschlossenes Gefäß gebildet wird.

Aus der US 3,500,118 ist eine Entladungslampe mit einem rohrförmigen Entladungsgefäß offenbart, das als lichtdurchlässiges Gefäß in Form einer geschlossenen Schleife beziehungsweise in Form einer "Ziffer Acht" ausgebildet ist. Zur Anregung der Entladung sind das Entladungsgefäß ringförmig umfassende Ferritkerne vorgesehen, die von Primärwicklungen zwecks Einkopplung eines elektromagnetischen Feldes umwickelt sind. Dabei handelt es sich um eine relativ aufwendige Anordnung, da sowohl Ferritkerne im mittleren Stegbereich des Entladungsgefäßes als auch im peripheren Bereich zur Bildung einer ausreichenden Ionisierung für die Entladung erforderlich sind.

Aus der EP 0 910 112 A2 ist eine elektrodenlose Entladungslampe mit einem als geschlossene Röhre ausgebildeten Entladungsgefäß bekannt, das Füllmaterial zur Ausbildung einer Niederdruckentladung enthält. Die elektrodenlose Lampe weist weiterhin innerhalb des Entladungsgefäßes befindliches Amalgam auf. Das Entladungsgefäß ist im Bereich seiner Außenoberfläche von einem ringartigen Transformatorkern als magnetischem Kreis umgeben, wobei das als geschlossene Röhre ausgebildete Entladungsgefäß eine Art von Sekundärwicklung bildet, während eine den Transformatorkern umgebende Primär-Wicklung von einem Hochfrequenzgenerator mit einer Frequenz im Bereich von 100 bis 400 kHz gespeist wird; dabei wird im Entladungsgefäß befindliches Amalgam mittels einer thermischen Überbrückung zwischen dem Transformatorkern und dem Amalgam während des Lampenbetriebes erhitzt.

Als problematisch erweist sich bei induktiv eingekoppelter Leistung in Entladungslampen mit ringförmig geschlossener Entladungsstrecke die Zündfreudigkeit, wobei das Format des Entladungsrohres sowie die induzierte Spannung und deren Frequenz eine Rolle spielen.

Ausgehend von einer Entladungslampe der Art, wie sie in der US 3,500,118 beschrieben ist, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung der Zündwilligkeit bei vorgegebener Zündvorrichtung zu erzielen; dabei sollen auch Verbesserungen bei einer vergrößerten Strahlerlänge bzw. einem verringerten Leuchtrohrdurchmesser erzielt werden. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwei sich gegenüberliegende Transförmator-Kerne als magnetische Kreise vorgesehen sind, die jeweils durch das Zwischenstück fließende magnetische Feldlinien erzeugen.

Als vorteilhaft erweist es sich, dass nunmehr auch Strahler mit größeren Entladungsstrecken sicher gezündet werden können. Insbesondere sind solche Strahler vorteilhafterweise für die Entkeimung von Wasser, Luft und Oberflächen durch UV-Bestrahlung geeignet, die bevorzugte Wellenlänge der UV-Strahlung liegt bei 253,7 nm.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der magnetische Kreis ein die Entladungsstrecke umfassendes U-förmiges Basisteil auf, das an seiner offenen Seite durch ein Joch aus magnetischem Werkstoff zu einem magnetischen Kreis geschlossen wird.

Als magnetischer Werkstoff wird Ferrit bevorzugt. Das Entladungsgefäß besteht vorzugsweise aus Quarzglas.

Der magnetische Kreis ist mit einer Primär-Wicklung aus mehreren Windungen versehen; die Wicklung ist dabei mit einem Hochfrequenzgenerator verbunden. Die Betriebsfrequenz liegt vorzugsweise im Bereich von 100 kHz bis 400 kHz.

Eine Verwendung der erfindungsgemäßen Entladungslampe als UV-Strahlenquelle zur Entkeimung von Wasser, Luft und Oberflächen ist ideal.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Fig. 1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch den Kolben der Entladungslampe zusammen mit den Ferritkernen (Transformatorkernen), von denen ein erster ebenfalls geschnitten dargestellt ist, während der zweite mit geschlossenem Joch gezeigt wird. Zum besseren Verständnis der Funktion sind auch die Querschnitte durch das unter dem Joch liegende U-förmige Teil gezeigt.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Lampenkolben, wobei die Verbindung des Zwischenstückes mit dem ringförmig umlaufenden Teil des Entladungsgefäßes erkennbar ist; die magnetischen Kreise der Ferrit-Kerne sind jeweils durch das von oben sichtbare Joch geschlossen.

Gemäß Fig. 1 weist das Entladungsgefäß 1 einen ringförmig umlaufende, rohrförmigen Entladungsraum auf, der in seinem Mittelteil ein Zwischenstück 2 in Form eines mittleren Rohres enthält, wobei das Zwischenstück 2 zusammen mit dem ringförmig umlaufenden Teil 3 des Entladungsgefäßes so verbunden ist, dass ein gegenüber der Umgebung hermetisch abgeschlossenes Gefäß gebildet wird. Als "ringförmig" bzw. "Ringform" wird hier eine in sich geschlossene Entladungsstrecke definiert, die jedoch nicht unbedingt eine geometrische Ringform bzw. Kreisform aufweisen muss. Sie hat bei einem Entladungsgefäß ohne Zwischenstück (z. B. nach EP 0 910 112 A2) die Form einer ovalen Schleife, während sich bei Einsatz eines Zwischenstücks die äußere geschlossene Entladungsstrecke in zwei durch das Zwischenstück führende Entladungsstrecken teilt.

Der ringförmig umlaufende Teil 3 bildet zusammen mit dem mittleren Rohr als Zwischenstück 2 eine geometrische Figur, die in der Draufsicht als Ziffer "Acht" erscheint. Es ist jedoch auch möglich, ein kreisförmiges oder elliptisches ringförmiges Teil zugrunde zu legen, das dann von einem Zwischenstück so überbrückt wird, dass zwei annähernd gleich große Halbkreise bzw. Halbellipsen entstehen.

Im äußeren Bereich des ringförmigen Teils 3 finden an sich gegenüberliegenden Teilen 7, 8 Ferrit-Kerne 5, 6, welche jeweils den Anteil der Außenoberfläche des ringförmigen Teils 3 so umfassen, dass entlang einer gedachten Rohrachse des ringförmigen Teils 3 magnetische Feldlinien in das Entladungsgefäß 1 eingekoppelt werden. Die Ferritkerne bestehen aus einem U-förmigen Teil, in den jeweils ein Teil 7, 8 des Entladungsgefäßes eingebettet wird, wobei der magnetische Kreis jeweils durch Aufsetzen eines magnetischen Jochs aus Ferrit auf die nach oben gerichteten Enden des U-förmigen Teils geschlossen wird. Die Kerne 5, 6 weisen jeweils eine Primär-Wicklung 9, 10 als Erregerwicklung auf. Die in das Gefäß induzierten Feldlinien bilden jeweils eine geschlossene Schleife, wobei die Einkopplung so erfolgt, dass sich im mittleren Rohr als Zwischenstück 2 die Feldlinien beider Ferrite gemeinsam überlagern.

Aufgrund der im Zwischenstück 2 eingekoppelten hohen Intensität der elektromagnetischen Energie ergibt sich eine stark verbesserte Zündfähigkeit.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine praktische Ausführungsform der Entladungslampe dargestellt, bei der die Verbindung des Zwischenstückes 2 mit dem ringförmigen Teil 3 des Entladungsgefäßes 1 mittels der Verbindungsbereiche 11, 12 erkennbar ist. Weiterhin sind an den sich gegenüberliegenden Teilen 7, 8 als geschlossene magnetische Kreise die Ferrit-Kerne 5, 6 sowie die Anschlüsse für die jeweiligen Primär-Wicklungen 9 und 10 erkennbar.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 2 liegt der Innendurchmesser des als Rohr ausgebildeten ringförmigen Teils 3 zwischen 30 und 45 mm und der des Zwischenstücks 2 im Bereich von 15 bis 30 mm, während die Länge des Entladungsgefäßes 1 zwischen 400 und 600 mm liegt; die Breite liegt im Bereich von 110 bis 130 mm. Die Füllung des Entladungsgefäßes besteht aus Quecksilber oder einem Amalgam, Krypton oder Argon als Zündgas, wobei der Kaltfülldruck im Bereich von 0,1 mbar bis 1 mbar liegt.

Zum Betrieb der Entladungslampe sind die Wicklungen 9, 10 an eine hier nicht dargestellte Hochfrequenz-Stromversorgung angeschlossen, die vorzugsweise in einem Frequenzbereich von 50 kHz bis ungefähr 600 kHz arbeitet, wobei sich zum Lampenbetrieb eine Frequenz von 100 kHz bis 400 kHz als besonders geeignet erwiesen hat. Die eingekoppelte Leistung liegt im Bereich von 300 bis 800 W. Wählt man den Innendurchmesser des Zwischenstücks 2 geeignet klein, so zündet die Lampe zwar sicher, brennt dann aber nur im äußeren Ring des Entladungsgefäßes.

Claims (6)

1. Elektrodenlose Entladungslampe, die zumindest eine ringförmig geschlossene Entladungs­ strecke in ihrem Entladungsgefäß aufweist, wobei die Entladungsstrecke an wenigstens ei­ ner Stelle von einem Kreis aus magnetischem Werkstoff zur Einkopplung von elektromag­ netischer Energie umgeben ist, der als ein das Entladungsgefäß umgebender Transforma­ tor-Kern (5, 6) ausgebildet ist, der von wenigstens einer als Primärseite dienenden elektri­ schen Wicklung (9, 10) umgeben ist, wobei zwischen zwei sich gegenüberliegenden Wand­ bereichen der ringförmigen Entladungsstrecke des Entladungsgefäßes ein rohrförmiges Zwischenstück (2) angeordnet ist, dessen Enden jeweils mit dem Inneren des Entladungs­ gefäßes (1) so verbunden sind, dass ein gegenüber der Umgebung hermetisch abgeschlos­ senes Gefäß gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwei sich gegenüberliegende Transformator-Kerne (5, 6) als magnetische Kreise vorgesehen sind, die jeweils durch das Zwischenstück (2) fließende magnetische Feldlinien erzeugen.

2. Entladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Kreis ein die Entladungsstrecke umfassendes U-förmiges Basisteil aufweist, das an seiner offe­ nen Seite durch ein Joch aus magnetischem Werkstoff zu einem magnetischen Kreis ge­ schlossen wird.

3. Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als magnetischer Werkstoff Ferrit eingesetzt wird.

4. Entladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß (1) aus Quarzglas besteht.

5. Entladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsfrequenz im Bereich von 100 kHz bis 400 kHz liegt.

6. Verwendung einer Entladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 als UV- Strahlenquelle zur Entkeimung von Wasser, Luft und Oberflächen.