DE4429413C2

DE4429413C2 - Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe

Info

Publication number: DE4429413C2
Application number: DE19944429413
Authority: DE
Inventors: Gernot K Brueck
Original assignee: IMAB Stiftung
Current assignee: IMAB Stiftung
Priority date: 1994-08-19
Filing date: 1994-08-19
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2014-08-20
Also published as: DE4429413A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ent ladungslampe, bei der durch Anlegen einer elektrischen Span nung im Inneren eines geschlossenen, lichtdurchlässigen Kol bens zwischen zwei Elektroden ein eine Lichtstrahlung emittie rendes Plasma erzeugt wird, wobei die Plasmastrecke mittels Elektromagneten bogenförmig abgelenkt wird.

Metalldampflampen werden in großer Zahl in verschiedensten Bereichen der Lichttechnik eingesetzt. Besonders Quecksilber dampflampen in Niederdruck-, Mitteldruck- und Hochdrucktechnik sind weit verbreitet und werden beispielsweise auch im Bereich der medizinischen und kosmetischen Bestrahlung mit UV-Licht verwendet.

Bei den Mittel- und Hochdruckstrahlern ist keine korrekte Fokussierung des emittierten Lichtes möglich, da es sich auf grund der Bauart der Lampen immer um eine Plasmastrecke han delt und um keinen Plasmapunkt.

Aus Gründen der Leistungssteigerung ist beispielsweise in der US 2,087,753 vorgeschlagen worden, mit Hilfe eines Magnet feldes die Plasmastrecke Wellen- oder bogenförmig abzulenken. Eine derartige Manipulation ist möglich, da man bekanntlich mit Hilfe von Magnetfeldern auf bewegte Ladungen eine Kraft ausüben kann. Eine derartige Verformung der Plasmastrecke ist auch bereits schon aus der DE-PS 19 04 73 und der US 3,453,481 bekannt.

Eine bogenförmige Ausbildung des Plasmas zur Verlängerung der Entladungsstrecke mit Hilfe von Magnetfeldern wird in der US 2,087,753 vorgeschlagen.

Die erforderlichen Magnetfelder werden bei diesen Lampen mit Hilfe von Elektromagneten oder Permanentmagneten erzeugt. Wie bereits erwähnt, hat jedoch eine Plasmastrecke in Form einer Welle oder eines Bogens immer den Nachteil, daß sie mit Hilfe von Reflektoren nicht exakt fokussiert werden kann. Auch ver hindert eine solche Plasmastrecke die Miniaturisierung einer Entladungslampe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Entladungslampe zu schaffen, bei der das Licht emittierende Plasma im wesentlichen punkt- bzw. kugelförmig ausgebildet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bogenäste des bogenförmig abgelenkten Plasmas mittels seitlich zu den Bogenästen angeordneter Elektromagnete unter Bildung eines annähernd kugelförmigen Plasmawirbels verdrillt werden, wobei die Betriebsfrequenz der seitlichen Elektromagnete min destens so hoch ist, wie die Betriebsfrequenz der das Plasma bogenförmig ablenkenden Elektromagnete.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Lichtquelle geschaffen, die eine hohe Strahlungsstärke aufweist und bei der aufgrund der nahezu punktförmigen Lichtquelle die exakte Fokussierung der Strahlung möglich ist. Dies ist, wie bereits erwähnt, bei streckenförmigen Plasmen nicht möglich, da die dort verwendete Reflektoranordnung immer nur Teilaspekten gerecht wird und daher eine Strahlbündelung nicht möglich ist. Auch ist es bei Plasmastrecken praktisch nicht möglich, eine Fläche mit gleicher Intensität auszuleuchten.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Dynamik der Magnetfelder geschaffen, die das Plasma etwa kugelförmig kon zentriert.

Dieser kugelförmige Plasmawirbel kann insbesondere auch im Bereich der medizinischen und kosmetischen Bestrahlung verwen det werden, da sich diese Lichtquellen wesentlich weiter von der Bestrahlungsfläche anordnen lassen. Mit Hilfe eines Para bolspiegels können mit dieser neuen Lichtquelle parallele Lichtbündel erzeugt werden, so daß eine gezielte Ausstrahlung einer Fläche mit gleicher Intensität möglich ist.

Die verwendeten Magnete können im Bereich des Reflektors an geordnet sein oder in die Reflektorfläche eingearbeitet sein, wobei durch Einsatz eines geeigneten, beispielsweise nicht magnetischen Reflektormaterials die Ausbreitung der Magnet felder nicht beeinträchtigt wird.

Die Magnetsysteme bestehen vorzugsweise aus einem Liftsystem, welches für die bogenförmige Ausprägung der Plasmastrecke verantwortlich ist, und einem Bewegungssystem, welches den Plasmabogen unterhalb des Bogens im Bereich des Parallelver laufs verdrillt und hierdurch den Wirbel entwickelt.

Der Plasmawirbel wird dann durch die verdrillten auf- und ab wärtsführenden Plasmastrecken gespeist.

Die optimale Form des Wirbels wird durch das Zusammenspiel des Liftsystems mit dem Bewegungssystem erzeugt. Hierbei schwingt das Magnetfeld des Liftsystems in der Frequenz des angelegten Wechselstroms in der Weise, daß das Plasma immer einen Auf trieb erfährt.

So kann der Liftmagnet auch von der Betriebsspannung in der richtigen Polung gespeist werden. Der Magnet kann ganz oder teilweise das Vorschaltgerät ersetzen.

Das Bewegungssystem muß entsprechend getaktet werden, wobei die Betriebsfrequenz der seitlichen Elektromagnete mindestens so hoch ist, wie die Betriebsfrequenz der das Plasma bogenför mig ablenkenden Elektromagnete.

Durch die erfindungsgemäße Kombination aus Magnetfeldstärke, Anordnung der Magnete und Drehfrequenz wird der Plasmawirbel optimal ausgeprägt und stellt ein kugel- bzw. punktförmiges Gebilde dar.

In der Zeichnungsfigur eines Ausführungsbeispiels ist die Formung der Plasmastrecke zum kugelförmigen Plasmawirbel dargestellt und zwar mit folgenden Einzelheiten:

An das kugelförmige Quarzglasgefäß 11 schließt sich der zylin derförmige Quarzglaskolben 12 an. Durch die Quetschungen 13 wird der Raum luftdicht verschlossen und nur die elektrischen Zuführungen 14 verbinden die Elektroden 15 mit der Betriebs spannung.

Die Plasmastrecke 18 wird durch den Elektromagnet, bestehend aus der Spule 16 und dem entsprechend hochgezogenen Magnetkern 17, zu einem großen Bogen verformt.

Durch die dargestellten vier seitlich angeordneten Elektro magneten 19, bestehend aus den Spulen 21, den Anschlußlei tungen 22 und den Magnetkernen 20, wird der Plasmabogen so verdrillt und an der Stelle 23 eingeschnürt, daß hierdurch der kugelförmige Plasmawirbel 24 um den Mittelpunkt 25 des kugel förmigen Quarzglasgefäßes entsteht.

Bezugszeichenliste

11

Quarzglasgefäß

12

Quarzglaskolben

13

Quetschung

14

Zuführung

15

Elektrode

16

Spule, Elektromagnet

17

Magnetkern, Elektromagnet

18

Plasmastrecke

19

Elektromagnet

20

Magnetkern

21

Spule

22

Anschlußleitung

23

Einschnürstelle

24

Plasmawirbel

25

Mittelpunkt

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe, bei der durch Anlegen einer elektrischen Spannung im Inneren eines geschlossenen, lichtdurchlässigen Kolbens zwischen zwei Elektroden ein eine Lichtstrahlung emittierendes Plasma erzeugt wird, wobei die Plasmastrecke mittels Elektro magneten bogenförmig abgelenkt wird, dadurch ge kennzeichnet, daß die Bogenäste des bogenförmig abgelenkten Plasmas (18) mittels seitlich zu den Bogenä sten (18) angeordneter Elektromagnete (19) unter Bildung eines annähernd kugelförmigen Plasmawirbels (24) verdrillt werden, wobei die Betriebsfrequenz der seitlichen Elektro magnete (19) mindestens so hoch ist, wie die Betriebs frequenz der das Plasma bogenförmig ablenkenden Elektro magnete (16, 17).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Betriebsfrequenz der das Plasma bogenförmig ablenkenden Elektromagnete (16, 17) synchron zur Betriebsspannungsfrequenz der Entladungslampe eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die das Plasma bogenförmig ablenkenden Magnete (16, 17) im Bereich des das Plasma einschließenden lichtdurchlässigen Kolbens (12) angeordnet sind und/oder in den Kolben (12) eingearbeitet sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich zu den Bogenä sten (18) des Plasmas vier Elektromagnete (19) angeordnet werden.