EP1811542B1 - Gasentladungsstrahler mit Aussenelektroden und einer Zündhilfe - Google Patents

Gasentladungsstrahler mit Aussenelektroden und einer Zündhilfe Download PDF

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EP1811542B1
EP1811542B1 EP06025792.0A EP06025792A EP1811542B1 EP 1811542 B1 EP1811542 B1 EP 1811542B1 EP 06025792 A EP06025792 A EP 06025792A EP 1811542 B1 EP1811542 B1 EP 1811542B1
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EP
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discharge
gas
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    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/046—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel

Definitions

  • the present invention relates to a gas discharge emitter, in particular for ultraviolet light, with a filling chamber filled with filling gas, with electrodes arranged outside the discharge space and with a current source connected to the electrodes for feeding the discharge.
  • DE 42 22 130 describes such a discharge lamp with means for local field distortion in the discharge space whose walls are formed by an outer 1 and an inner dielectric 2. A local constriction 12 of the coaxial discharge space is formed. With this ignition aid, the ignition voltage is slightly reduced. This technique is suitable for coaxially arranged discharge spaces where the distance between the inner and outer tubes is up to 5 mm.
  • US-A-2 465 414 discloses a gas discharge lamp having the features of the preamble of claim 1; in particular, two flat, electrodes 82 arranged on opposite outer sides of the discharge space.
  • the envelope of the discharge space has bulges 81, in each of which a conductor 83 connected to an electrode surface 82 is laid in the direction of the respective counterelectrode 82.
  • a gas discharge lamp according to claim 1 in which one of the outer electrodes is laid within a protruding into the gas space bulge of the discharge space envelope in the direction of the counter electrode and is guided to just opposite to the opposite inner wall of the discharge space.
  • FIG. 1 shows a cuboid discharge chamber made of quartz glass 1, in which electrodes 2 are arranged on two opposite outer sides. The inner surfaces of the enclosure are connected to each other by a bulge 3, wherein in the bulge, a metallic conductor 4 is arranged.
  • a metallic conductor 4 is arranged.
  • FIG. 1 . 2 or 3 in which one electrode 2 with a directed in the direction of the counter electrode 2 electrical conductor 4 shortens the distance between the electrodes.
  • Arrangements have proven particularly suitable according to FIGS. 1 to 3 , There, a connected to an electrode conductor 4 is guided within a bulge 3 in the discharge space to almost the opposite inner wall of the gas space. The bulge can contact the counter wall, so that a mechanical support of the inner tube is achieved.
  • Such an arrangement is suitable for particularly long discharge spaces.
  • a quartz glass capillary 3 with an inner conductor 4 projecting on one side is connected to the quartz glass body 1 and an electrode 2.
  • the metal 4 is electrically connected to the electrode 2 at its open side, and the quartz glass of the capillary is sealed tightly to the lamp body 1.
  • the ignition voltage is reduced to about half.
  • the capillary length is approximately the same length as the discharge path. The capillary then touches the opposite side of the discharge space so that there is still gas between the capillary and the opposite side of the discharge space, which is in exchange with the gas of the entire discharge space.
  • the production of the gas discharge emitters according to the invention is simplified, since in the production of the emitter with inventive starting aid, the use of inert gas is no longer necessary. Furthermore, there is the advantage that the interfering contamination due to sputtering of the conductor placed in the discharge space does not occur during operation.
  • a coaxial radiator according to the invention with a distance of 10 mm between the outer and inner tubes can be ignited according to the invention with a power supply of 3 kV (amplitude).

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gasentladungsstrahler, insbesondere für ultraviolettes Licht, mit einem mit Füllgas gefüllten Entladungsraum, mit außerhalb des Entladungsraums angeordneten Elektroden und mit einer an die Elektroden angeschlossenen Stromquelle zur Speisung der Entladung.
  • DE 42 22 130 beschreibt eine derartige Entladungslampe mit Mitteln zur lokalen Feldverzerrung im Entladungsraum dessen Wandungen durch ein äußeres 1 und ein inneres Dielektrikum 2 gebildet sind. Es wird eine lokale Verengung 12 des koaxialen Entladungsraums gebildet. Mit dieser Zündhilfe wird die Zündspannung leicht verringert. Diese Technik eignet sich für koaxial angeordnete Entladungsräume, bei denen der Abstand zwischen Innen- und Außenrohr bis zu 5 mm beträgt.
  • US-A-2 465 414 (z.B. Fig. 10) offenbart einen Gasentladungsstrahler mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1; insbesondere zwei auf gegenüberliegenden Außenseiten des Entladungsraums angeordneten, flächigen, Elektroden 82. Die Umhüllung des Entladungsraum weist Ausbuchtungen 81 auf, in denen jeweils ein an eine Elektrodenfläche 82 angeschlossener Leiter 83 in Richtung der jeweiligen Gegenelektrode 82 verlegt ist.
  • Es ist die erfindungsgemäße Aufgabe, die Zündspannung weiter zu reduzieren und die Leistungsdichte bei gegebener Strahlerlänge zu erhöhen.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Gasentladungsstrahler gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, in dem eine der äußeren Elektroden innerhalb einer in den Gasraum ragenden Ausbuchtung der Entladungsraumhülle in Richtung der Gegenelektrode verlegt und bis knapp an die gegenüberliegende Innenwand des Entladungsraums geführt ist.
  • Hierdurch wird die Zündspannung effektiv herabgesetzt. Dies ermöglicht wiederum über erheblich vergrößerte Elektrodenabstände das Volumen bei gleicher Strahlerlänge zu vergrößern und somit die abgestrahlte Leistung pro Längeneinheit zu erhöhen. Anschlussleistungen von 100 W/cm Strahlerlänge werden ermöglicht, insbesondere sogar bis zu 500 W/cm. Der erfindungsgemäße Effekt wirkt sich besonders bei koaxialen Anwendungen aus. Hierzu wird in erfinderischer Weiterbildung eine Einbuchtung in den Gasraum als Stützelement zwischen dem Innen- und Außenrohr angeordnet. Das Stützelement stabilisiert die Anordnung von Innen und Außenrohr und ermöglicht das Bereitstellen von stabilisierten Strahlern mit großer Länge.
    • Figur 1 zeigt einen quaderförmigen Entladungsraum;
    • Figur 2 zeigt einen koaxialen Entladungsraum mit Ausbuchtung am Innenrohr;
    • Figur 3 zeigt einen koaxialen Entladungsraum mit Ausbuchtung am Außenrohr.
  • Figur 1 zeigt einen quaderförmigen Entladungsraum aus Quarzglas 1, bei dem auf zwei gegenüberliegenden Außenseiten Elektroden 2 angeordnet sind. Die Innenflächen der Umhüllung sind durch eine Ausbuchtung 3 miteinander verbunden, wobei in der Ausbuchtung ein metallischer Leiter 4 angeordnet ist. Grundsätzlich reicht eine Anordnung gemäß Figur 1, 2 oder 3 bei der eine Elektrode 2 mit einem in Richtung auf die Gegenelektrode 2 gerichteten elektrischen Leiter 4 den Abstand zwischen den Elektroden verkürzt. Besonders bewährt haben sich Anordnungen gemäß Figuren 1 bis 3. Dort wird ein an einer Elektrode angeschlossener Leiter 4 innerhalb einer Ausbuchtung 3 in den Entladungsraum bis knapp an die gegenüberliegende Innenwand des Gasraumes geführt. Die Auswölbung kann mit der Gegenwand kontaktieren, so dass eine mechanische Stütze des Innenrohrs erzielt wird. Eine derartige Anordnung eignet sich für besonders lange Entladungsräume.
  • Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hochleistungsstrahlers wird eine Quarzglaskapillare 3 mit innenliegendem und auf einer Seite herausragendem Leiter 4 mit dem Quarzglaskörper 1 und einer Elektrode 2 verbunden. Dabei wird das Metall 4 an seiner offenen Seite elektrisch mit der Elektrode 2 verbunden und das Quarzglas der Kapillare dicht mit dem Lampenkörper 1 abgeschlossen. Mit dieser Maßnahme wird die Zündspannung auf ungefähr die Hälfte reduziert. Bei gängigen Lampen mit Zündspannung von 6 kV (Amplitude) wird nunmehr lediglich 3 kV (Amplitude) benötigt. Die Kapillarlänge ist in etwa gleich lang wie die Entladungsstrecke. Die Kapillare berührt dann die Gegenseite des Entladungsraums so, dass zwischen der Kapillare und der Gegenseite des Entladungsraumes noch Gas vorhanden ist, welches in Austausch mit dem Gas des gesamten Entladungsraumes steht.
  • Gegenüber ohne äußere Isolierung in den Entladungsraum platzierten Leitern vereinfacht sich die Herstellung der erfindungsgemäßen Gasentladungsstrahler, da bei der Herstellung des Strahlers mit erfindungsgemäßer Zündhilfe die Anwendung von Schutzgas nicht mehr erforderlich ist. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, dass im Betrieb die beeinträchtigende Verunreinigung durch Sputtern des im Entladungsraum platzierten Leiters unterbleibt.
  • Für Gasentladungsstrahler mit koaxialer Anordnung befindet sich der Entladungsraum zwischen der Außenwand des Innenrohrs 1 und der Innenwand des Außenrohrs 1. Entsprechend wird die Ausbuchtung 3 zwischen der Außenwand des Innenrohrs 1 und der Innenwand des Außenrohrs 1 angeordnet.
  • Ein erfindungsgemäß ausgeführter Koaxialstrahler mit einem Abstand von 10 mm zwischen dem Außen- und Innenrohr kann erfindungsgemäß mit einer Stromversorgung von 3 kV (Amplitude) gezündet werden.

Claims (5)

  1. Gasentladungsstrahler, insbesondere Hochleistungsstrahler, mit einem Entladungsraum (1) und zwei auf gegenüberliegenden Außenseiten des Entladungsraums angeordneten und Elektrodenflächen aufweisenden Elektroden (2), wobei die Umhüllung des Entladungsraums eine Ausbuchtung (3) aufweist, in der ein an eine Elektrodenfläche angeschlossener metallischer Leiter (4) in Richtung der Gegenelektrode verlegt ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Leiter (4) innerhalb der Ausbuchtung (3) bis knapp an die gegenüberliegende Innenwand des Entladungsraums geführt ist.
  2. Gasentladungsstrahler nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenflächen der gegenüberliegenden Elektroden 5 mm oder mehr, insbesondere 10 mm oder mehr, beabstandet sind.
  3. Gasentladungsstrahler nach Anspruch 1 oder 2, weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Gasentladungsraum zwischen zwei koaxialen dielektrischen Rohren gebildet ist.
  4. Gasentladungsstrahler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Ausbuchtung im Entladungsraum die gegenüberliegenden Innenwände des Entladungsraums miteinander verbindet.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Gasentladungsstrahlers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der metallische Leiter (4) über die Ausbuchtung (3) in den Entladungsraum (1) eingeführt wird und durch die Ausbuchtung vom Gasentladungsraum isoliert wird.
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