EP2866249A1 - Lichterzeugungseinheit und elektrodenlose Entladungslampe - Google Patents

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EP2866249A1
EP2866249A1 EP20140003486 EP14003486A EP2866249A1 EP 2866249 A1 EP2866249 A1 EP 2866249A1 EP 20140003486 EP20140003486 EP 20140003486 EP 14003486 A EP14003486 A EP 14003486A EP 2866249 A1 EP2866249 A1 EP 2866249A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
discharge vessel
generating unit
light generating
discharge
discharge lamp
Prior art date
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Ceased
Application number
EP20140003486
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karsten Hähre
Rainer Kling
Celal Mohan Ögün
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Original Assignee
Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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Filing date
Publication date
Application filed by Karlsruher Institut fuer Technologie KIT filed Critical Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • 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
    • H01J65/048—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 an excitation coil
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/305—Flat vessels or containers

Definitions

  • the invention relates to a light-generating unit and to an electrodeless discharge lamp having such a light-generating unit.
  • transparent or translucent discharge vessels which contain an ionizable gas mixture with a metal halide or another light emitting material in an ionizable state.
  • the US 5,500,574 discloses a discharge lamp for general lighting tasks, which has a discharge vessel with an induction coil to one side, wherein the discharge vessel for mercury-containing fillings is provided. Between coil and discharge vessel, a reflector is provided which reflects the light generated in the discharge vessel and allows increased illumination in one or two spatial directions.
  • Planar coils which are formed over the entire extent of the discharge vessel have hitherto been used in the aforementioned prior art.
  • the disadvantage here is that the distribution of the magnetic field for power input into the ionizable gas mixture which is filled in the discharge vessel can not be influenced.
  • both discharges are in lead the separate discharge vessels independently, which means that the optimal setting of the discharge for each vessel must be made separately.
  • the present invention has the object to provide a light generating unit for an electrodeless discharge lamp for generating ultraviolet radiation, which allows a uniformly high optical radiation while flat construction
  • An embodiment of the light generating unit according to the invention has a discharge vessel and a flat inductive coil arrangement, which is operatively coupled to the discharge vessel.
  • the discharge vessel is wider in a first expansion direction and a second expansion direction than in a third expansion direction.
  • the discharge vessel has at least one slot-shaped recess in which the coil arrangement is arranged.
  • the slot-shaped recess divides the discharge vessel into a first chamber section and a second chamber section, a connection section remaining between the first chamber section and the second chamber section.
  • the slot-shaped recess is also configured flat, wherein shallow means that the slot-shaped recess extends flat, so can extend substantially in the first and the second direction of expansion.
  • the discharge vessel may be square or alternatively also rectangular, wherein the slot-shaped recess may also be square or rectangular.
  • the shapes of the recess are adapted to this. It is provided that the spatial extent of the slot-shaped recess substantially corresponds to the spatial extent of the coil arrangement.
  • the chamber sections of the discharge vessel can be rectangular in cross-section, rectangular with rounded corners or preferably oval.
  • the discharge vessel can be made quickly and easily from prefabricated glass tubes, which are flattened and folded accordingly.
  • the slot-shaped recess is dimensioned slightly larger in each direction of expansion.
  • the coil assembly can thus be easily inserted and held in the slot-shaped recess.
  • the dimensions can be closely matched to one another (eg difference between one another smaller than 1 mm) to allow a good passport holder. If the slot-shaped recess is dimensioned too broadly (eg, a difference greater than 1 mm), a simple exchange of the coil arrangement can take place, for example if one of the components has to be repaired or replaced.
  • the connecting portion can extend along one or more side edge (s) of the discharge vessel.
  • the connecting portion may extend along two or three side edges of the discharge vessel, so that a pocket-shaped recess for the coil assembly may be formed.
  • a flat discharge vessel can be realized, which by the connected edges, d. H. the common connecting portion of the discharge vessel, also can deliver radiation sideways. The radiation alignment can thereby be significantly increased.
  • ionizable gas mixture can thus be a light emission in all three spatial directions.
  • the coil arrangement can be formed by a single coil whose extension corresponds to the extent of the coil arrangement itself.
  • the coil assembly may be formed of a plurality of small coils. By dividing a single flat coil into many smaller coils, a more homogeneous discharge in the discharge vessel can be achieved. This can advantageously be preset in the discharge vessel depending on the discharge material used.
  • the flat lamp geometry for example, can be produced inexpensively by a flat round tube.
  • the small coils are connected in parallel to each other or alternatively in series. This can be done on the part of the ballast, an improved setting how much current can flow through the individual coils or should. This allows the system to be adapted to different supply voltages.
  • the single coil or one or more small coil (s) may be planar square or planar circular. Especially in the case of rectangular or square-shaped discharge vessels, an even more homogeneous discharge in the discharge vessel can be achieved by means of a square coil arrangement. Above all, in an angular vessel with square coils, the coupling surface can be better utilized because no free surfaces remain in the corner regions. The distribution of the magnetic field for power input can be controlled in a simple manner.
  • the coil assembly itself may be formed substantially planar so as to extend substantially in the first extension direction and the second extension direction.
  • a reflector can be arranged in the slot-shaped recess between one or more inner walls of the discharge vessel and the coil arrangement, whereby the radiation yield can be substantially increased.
  • the reflector may be constructed of layers of phosphorus and Al 2 O 3 or other suitable materials; The layers can be vapor-deposited on the inner wall of the discharge vessel.
  • other variants are conceivable, such as flexible usable steamed platelets, which can be inserted depending on the application between the coil assembly and inner wall, possible.
  • the discharge lamp may advantageously have a voltage supply, which is electrically connected to the coil assembly.
  • the power supply can be equipped here for the light generating device as such with a ballast or operating device for control.
  • An electrodeless discharge lamp for ultraviolet radiation generation has an outer bulb which is at least partially translucent and one or more light generation units (s) arranged in the outer bulb.
  • the light generating unit is present in one of the aforementioned embodiments.
  • the discharge lamp can be operated as a mercury-containing or mercury-free lamp.
  • the filling of the discharge vessel of the light generating unit can be filled with an ionizable gas mixture, the u. a. a vaporized metal or vaporized metal halide, nitrogen, and also a noble gas, preferably argon.
  • ionizable gas mixture the u. a. a vaporized metal or vaporized metal halide
  • nitrogen and also a noble gas, preferably argon.
  • noble gas preferably argon
  • Other suitable material mixtures may be filled into the discharge vessel, depending on the application and the lighting situation for which the discharge lamp is to be used.
  • the partial translucence of the outer bulb can be realized by a transparent or translucent material (eg, a borosilicate glass), depending on the application requirement.
  • the discharge vessel may be made of a transparent or translucent material, preferably a glass such as quartz glass or other temperature and pressure resistant glasses.
  • translucent ceramic materials can be used, for example, from Al 2 O 3 .
  • a discharge lamp 1 according to the invention is shown, which has an outer bulb 2 and a light generating unit 10 arranged inside the outer bulb 2.
  • the light-generating unit 10 also has next to the discharge vessel. 3, which is filled with an ionizable gas mixture, a coil assembly 4, which serves to couple high-frequency power in the ionizable gas mixture.
  • a ballast 6 for providing the high-frequency power is electrically connected to the coil arrangement 4 and consequently to the light-generating unit 10.
  • the power supply 9 supplies the coil arrangement and the ballast 6 by means of an electrical conductor 7 with the voltage which is necessary for the operation of the discharge lamp 1.
  • the Fig. 2a to 2c show an embodiment of the discharge vessel 3, wherein for better orientation, the respective expansion directions X, Y and Z are designated.
  • the Fig. 2a shows the discharge vessel 3 in a front view, Fig. 2b in a side view and Fig. 2c in a sectional view along the section AA Fig. 2a ,
  • the discharge vessel 3 is a glass vessel 3, which encloses a chamber which has an ionizable gas mixture (possibly with an ionized state of light-emitting metal, for example mercury) in a first chamber section 3a and a second chamber section 3b.
  • an ionizable gas mixture possibly with an ionized state of light-emitting metal, for example mercury
  • the first chamber portion 3a and the second chamber portion 3b are connected to each other via the connecting portion 3c as a common vessel portion, whereby a continuous discharge chamber is formed and the ionizable gas mixture can be ignited there as well.
  • the discharge chamber composed of the chamber sections 3a, 3b and the connecting section 3c U-shaped.
  • the connecting portion 3c extends at a lower side edge of the discharge vessel 3 in the X direction and along two side edges extending in the Y direction.
  • the discharge vessel 3 is in Fig. 2a shown square, so that the slot-shaped recess 5 is also square.
  • the slot-shaped recess 5 delimited by the inner wall 3d of the discharge vessel 3 is formed flat rectangular.
  • a reflector 8 is arranged between inner wall 3d and coil arrangement 4. In this embodiment, the reflector 8 is completely against the inner wall 3d of the discharge vessel.
  • the coil assembly 4 is inserted into the slot-shaped recess 5.
  • a dimensioning of the slot-shaped recess 5 is matched to the dimensions of the coil assembly 4.
  • a further embodiment of the discharge vessel 3 is shown, wherein the connecting portion 3c is formed only along one side edge, here the lower side edge in the first extension direction X. Again, a continuous discharge chamber is formed, the gas filling can ignite and radiate uniformly.
  • the discharge vessel 3 is also U-shaped.
  • Fig. 4 an alternative discharge vessel is shown in cross section, the basic shape is not rectangular, but oval. This form is particularly easy to produce, since also easy to produce glass tubes can be easily flattened and an oval cross-section of self-adjusting.
  • Fig. 5 to 5 possible configurations of the coil assembly 4 are shown, wherein in Fig. 5 the coil assembly 4 is a quadratic single coil 4a.
  • the coil assembly 4 is a quadratic single coil 4a.
  • the square single coil cover the corner regions of the discharge vessel 3 more effectively and penetrate with applied voltage with magnetic field. The excitation of the emitting material is thereby made possible in the entire discharge vessel and the radiation is improved.
  • the other figures each show a large number of small coils 4b, which differ in shape and interconnection.
  • Fig. 6 nine small coils 4b are shown, which are connected square and parallel to each other.
  • Fig. 7 Sixteen round small coils 4b are connected in series with each other and in Fig. 8 nine square small coils 4 b are shown, which are also interconnected in series. Due to the different size and number of small coils 4b a correspondingly uniform excitation of the ionizable gas mixture is possible depending on the filling of the discharge vessel.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichterzeugungseinheit (10), die im Inneren eines Außenkolbens (2) angeordnet ist, für eine elektrodenlose Entladungslampe (1) zur Ultraviolettstrahlungserzeugung sowie eine elektrodenlose Entladungslampe dafür. Die Lichterzeugungseinheit (10) weist ein Entladungsgefäß (3) und eine flache induktive Spulenanordnung (4) auf, die mit dem Entladungsgefäß (3) operativ gekoppelt ist. Dabei ist das Entladungsgefäß (3) in einer ersten Ausdehnungsrichtung (X) und einer zweiten Ausdehnungsrichtung (Y) breiter als in einer dritten Ausdehnungsrichtung (Z). Das Entladungsgefäß (3) weist zumindest eine schlitzförmige Ausnehmung auf, in der die Spulenanordnung (4) angeordnet ist. Dabei teilt die schlitzförmige Ausnehmung das Entladungsgefäß (3) in einen ersten Kammerabschnitt und einen zweiten Kammerabschnitt, wobei zwischen dem ersten Kammerabschnitt und dem zweiten Kammerabschnitt ein Verbindungabschnitt verbleibt. Die Spannungsversorgung (9) versorgt die Spulenanordnung und das Vorschaltgerät (6) mittels eines elektrischen Leiters (7) mit der Spannung, die zum Betrieb der Entladungslampe (1) notwendig ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lichterzeugungseinheit sowie eine elektrodenlose Entladungslampe mit einer solchen Lichterzeugungseinheit.
  • Zur Erzeugung technischer Ultraviolettstrahlung sind elektrodenlose Entladungslampen bekannt, die eine weitgehend homogene Abstrahlung bei flacher Bauweise aufweisen. Dazu sind transparente oder transluzente Entladungsgefäße vorgesehen, die eine ionisierbare Gasmischung mit einem Metall-Halogenid oder einem anderen in einem ionisierbaren Zustand Licht emittierenden Material enthalten.
  • Aus der US 6 194 828 B1 ist eine Entladungslampe aus zwei zueinander benachbart angeordneten Entladungsgefäßen bekannt, wobei die Entladungsgefäße zu beiden Längsseiten einer Induktionsspule in einem evakuierten Außenkolben, der aus Glaslinsen aufgebaut ist, angeordnet sind. Diese Entladungslampe wird zur Blinklichterzeugung - wie zur Notbeleuchtung oder Autobahnbeleuchtung - verwendet.
  • Die US 5 500 574 offenbart eine Entladungslampe für Allgemeinbeleuchtungsaufgaben, die ein Entladungsgefäß mit einer Induktionsspule zu einer Seite aufweist, wobei das Entladungsgefäß für quecksilberhaltige Füllungen vorgesehen ist. Zwischen Spule und Entladungsgefäß ist ein Reflektor vorgesehen, der das im Entladungsgefäß erzeugte Licht reflektiert und eine erhöhte Ausleuchtung in eine oder zwei Raumrichtungen ermöglicht.
  • Im vorgenannten Stand der Technik werden bisher planare Spulen verwendet, die über die gesamte Ausdehnung des Entladungsgefäßes (bspw. in Längsrichtung) ausgebildet sind. Nachteilig hierbei ist, dass die Verteilung des Magnetfeldes zur Leistungseinkopplung in das ionisierbare Gasgemisch, das in dem Entladungsgefäß eingefüllt ist, nicht beeinflusst werden kann. Im Falle einer doppelseitigen Anordnung sind beide Entladungen in den separaten Entladungsgefäßen unabhängig voneinander zu führen, was dazu führt, dass die optimale Einstellung der Entladung für jedes Gefäß separat getätigt werden muss.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lichterzeugungseinheit für eine elektrodenlose Entladungslampe zur Erzeugung ultravioletter Strahlung bereitzustellen, die eine gleichmäßig hohe optische Abstrahlung bei gleichzeitiger flacher Bauweise ermöglicht
  • Diese Aufgabe wird durch eine Lichterzeugungseinheit mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
  • Die weitere Aufgabe, eine elektrodenlose Entladungslampe zu schaffen, die eine hohe optische Abstrahlung und modularen Aufbau ermöglicht, wird durch die Entladungslampe mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Lichterzeugungseinheit sowie der Entladungslampe werden durch die Unteransprüche beschrieben.
  • Eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Lichterzeugungseinheit weist ein Entladungsgefäß und eine flache induktive Spulenanordnung auf, die mit dem Entladungsgefäß operativ gekoppelt ist. Dabei ist das Entladungsgefäß in einer ersten Ausdehnungsrichtung und einer zweiten Ausdehnungsrichtung breiter als in einer dritten Ausdehnungsrichtung. Das Entladungsgefäß hat zumindest eine schlitzförmige Ausnehmung, in der die Spulenanordnung angeordnet ist. Dabei teilt die schlitzförmige Ausnehmung das Entladungsgefäß in einen ersten Kammerabschnitt und einen zweiten Kammerabschnitt, wobei zwischen dem ersten Kammerabschnitt und dem zweiten Kammerabschnitt ein Verbindungsabschnitt verbleibt.
  • Vorteilhaft sind in der vorliegenden elektrodenlosen Entladungslampe zwei Seiten der Entladungsgefäße miteinander verbunden, wodurch eine gemeinsame Entladung entsteht. Dies hat den Vorteil, dass die Entladung mit nur einer Cold-Spot-Temperatureinstellung auf den optimalen Betriebspunkt gebracht werden kann, was bei separaten Gefäßen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, nicht funktioniert. Das gesamte Entladungsgefäß kann hierdurch zu den aus dem Stand der Technik bekannten Entladungsgefäßen vergleichsweise flach ausgebildet werden.
  • Die schlitzförmige Ausnehmung ist dabei ebenfalls flach ausgestaltet, wobei flach bedeutet, dass sich die schlitzförmige Ausnehmung flächig erstreckt, also im Wesentlichen in die erste und die zweite Ausdehnungsrichtung erstrecken kann. Das Entladungsgefäß kann dabei quadratisch oder alternativ auch rechteckig sein, wobei die schlitzförmige Ausnehmung ebenfalls quadratisch oder rechteckig sein kann.
  • Es sind jedoch auch andere Geometrien, wie bspw. im Wesentlichen dreieckige oder auch abgerundete Formen möglich; dann werden die Formen der Ausnehmung hieran angepasst. Es ist vorgesehen, dass die räumliche Ausdehnung der schlitzförmigen Ausnehmung der räumlichen Ausdehnung der Spulenanordnung im Wesentlichen entspricht.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Kammerabschnitte des Entladungsgefäßes im Querschnitt rechteckig, rechteckig mit abgerundeten Ecken oder bevorzugt oval sein können. Gerade im Fall eines ovalen Querschnitts kann das Entladungsgefäß schnell und einfach aus vorgefertigten Glasrohren, die entsprechend flachgedrückt und gefaltet werden, hergestellt werden.
  • Da die Spulenanordnung bspw. eine Breite von 200 mm, eine Länge von 200 mm sowie eine Tiefe von 10 mm haben kann, ist die schlitzförmige Ausnehmung in jede Ausdehnungsrichtung geringfügig größer dimensioniert. Die Spulenanordnung kann somit gut in der schlitzförmigen Ausnehmung eingesteckt und gehalten werden. Bevorzugt können die Abmessungen eng aufeinander abgestimmt sein (z. B. Differenz zueinander kleiner als 1 mm), um eine gute Passhalterung zu ermöglichen. Bei einer zu weiten Dimensionierung (z. B. Differenz größer als 1 mm) der schlitzförmigen Ausnehmung kann ein einfacher Austausch der Spulenanordnung erfolgen, bspw. falls eines der Bestandteile repariert oder ausgetauscht werden muss.
  • Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass sich der Verbindungsabschnitt entlang einer oder mehrerer Seitenkante(n) des Entladungsgefäßes erstrecken kann. Alternativ kann sich der Verbindungsabschnitt entlang zweier oder dreier Seitenkanten des Entladungsgefäßes erstrecken, so dass eine taschenförmige Ausnehmung für die Spulenanordnung gebildet werden kann. Somit kann ein flaches Entladungsgefäß realisiert werden, das durch die verbundenen Kanten, d. h. den gemeinsamen Verbindungsabschnitt des Entladungsgefäßes, auch Strahlung seitlich abgeben kann. Die Strahlungsausrichtung kann dadurch wesentlich erhöht werden. Bei Anregen des im Entladungsgefäßes befüllten ionisierbaren Gasgemisches kann damit eine Lichtabstrahlung in alle drei Raumrichtungen erfolgen.
  • Nach einer noch weiteren Ausführungsform kann die Spulenanordnung durch eine Einzelspule, deren Ausdehnung der Ausdehnung der Spulenanordnung selbst entspricht, gebildet werden. Alternativ kann die Spulenanordnung aus einer Vielzahl an Kleinspulen gebildet werden. Durch die Aufteilung einer einzelnen flachen Spule in viele kleinere Spulen kann eine homogenere Entladung im Entladungsgefäß erreicht werden. Diese kann je nach verwendetem Entladungsmaterial vorteilhaft im Entladungsgefäß voreingestellt werden. Hier kann die flache Lampengeometrie bspw. durch ein flaches Rundrohr preiswert hergestellt werden.
  • Dazu kann ferner vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Kleinspulen zueinander parallel oder alternativ in Reihe geschaltet sind. Dadurch kann von Seiten des Vorschaltgerätes eine verbesserte Einstellung erfolgen, wie viel Strom durch die einzelnen Spulen fließen kann bzw. soll. Damit kann das System auf unterschiedliche Versorgungsspannungen angepasst werden. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel können die Einzelspule oder eine oder mehrere Kleinspule(n) planar quadratisch oder planar kreisförmig sein. Gerade bei rechteckig oder quadratisch geformten Entladungsgefäßen kann mittels einer quadratischen Spulenanordnung eine noch homogenere Entladung in dem Entladungsgefäß erreicht werden. Vor allem kann bei einem eckigen Gefäß mit eckigen Spulen die Einkopplungsfläche besser ausgenutzt werden, weil in den Eckbereichen keine freien Flächen übrig bleiben. Die Verteilung des Magnetfelds zur Leistungseinkopplung kann dadurch auf einfache Weise gesteuert werden.
  • Die Spulenanordnung selbst kann im Wesentlichen planar ausgebildet sein, so dass sie sich im Wesentlichen in die erste Ausdehnungsrichtung und die zweite Ausdehnungsrichtung erstreckt.
  • Um die Strahlungsausbeute der Lichterzeugungseinheit noch zu erhöhen, kann in der schlitzförmigen Ausnehmung zwischen einer oder mehreren Innenwandung(en) des Entladungsgefäßes und der Spulenanordnung ein Reflektor angeordnet sein, womit die Strahlungsausbeute wesentlich erhöht werden kann. Der Reflektor kann aus Schichten aus Phosphor und Al2O3 oder anderen dafür geeigneten Materialien aufgebaut sein; die Schichten können dabei auf die Innenwandung des Entladungsgefäßes aufgedampft sein. Jedoch sind auch andere Varianten denkbar, wie flexibel einsetzbare bedampfte Plättchen, die je nach Anwendung zwischen Spulenanordnung und Innenwandung eingeschoben werden können, möglich. Es sind auch Reflektoren denkbar, die in vorbestimmten Abschnitten angebracht werden können, so dass die Abstrahlung in bestimmte Richtungen gelenkt werden kann. Dabei kann es ermöglicht werden, unterschiedliche Ausleuchtungsbereiche zu erhalten, indem der Reflektor nur zu einer Seite oder in einem bestimmten Abschnitt realisiert ist oder strukturelle Durchbrüche oder Muster aufweist. Insbesondere ist hierbei ein einfacher Aufbau z. B. ein einfaches Blech vorteilhaft.
  • Die Entladungslampe kann vorteilhaft eine Spannungsversorgung aufweisen, die mit der Spulenanordnung elektrisch verbunden ist. Die Spannungsversorgung kann hierbei für die Lichterzeugungseinrichtung als solche mit einem Vorschalt- oder Betriebsgerät zur Steuerung ausgestattet sein.
  • Eine erfindungsgemäße elektrodenlose Entladungslampe zur Ultraviolettstrahlungserzeugung weist einen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Außenkolben und eine oder mehrere in dem Außenkolben angeordnete Lichterzeugungseinheit(en) auf. Die Lichterzeugungseinheit liegt dabei in einer der vorgenannten Ausführungsformen vor.
  • Die Entladungslampe kann als quecksilberhaltige oder quecksilberfreie Lampe betrieben werden. Die Füllung des Entladungsgefäßes der Lichterzeugungseinheit kann dazu mit einer ionisierbaren Gasmischung befüllt sein, die u. a. ein verdampftes Metall oder verdampftes Metall- Halogenid, Stickstoff und auch ein Edelgas, vorzugsweise Argon, umfassen kann. Weitere geeignete Materialmischungen können in das Entladungsgefäß gefüllt sein, je nachdem für welche Anwendung und welche Beleuchtungssltuation die Entladungslampe genutzt werden soll.
  • Vorteilhaft kann mit der erfindungsgemäßen Entladungslampe technische UV-Strahlung mit homogener, flächiger Abstrahlung ohne in das Entladungsgefäß integrierte Elektroden erzeugt werden; bei gleichzeitig flacher Bauweise desselben.
  • Die teilweise Lichtdurchlässigkeit des Außenkolbens kann dabei durch ein transparentes oder transluzentes Material (bspw. ein Borsilikatglas) realisiert werden, je nach Anwendungserfordernis. Demgemäß kann auch das Entladungsgefäß aus einem transparenten oder transluzenten Material, vorzugsweise ein Glas wie Quarzglas oder andere temperatur- und druckfeste Gläser gefertigt sein. Auch können transluzente Keramikmaterialien bspw. aus Al2O3 verwendet werden.
  • Weitere Ausführungsformen, sowie einige der Vorteile, die mit diesen und weiteren Ausführungsformen verbunden sind, werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung deutlich und besser verständlich. Unterstützend hierbei ist auch der Bezug auf die Figuren in der Beschreibung. Gegenstände oder Teile derselben, die im Wesentlichen gleich oder sehr ähnlich sind, können mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Entladungslempe;
    Fig. 2a bis 2c
    schematische Ansichten einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichterzeugungseinheit;
    Fig. 3a bis 3c
    schematische Ansichten einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichterzeugungseinheit;
    Fig. 4
    eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichterzeugungseinheit; und
    Fig. 5 bis 8
    alternative Spulenamordnungen für die erfindungsgemäße Lichterzeugungseinheit.
  • In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Entladungslampe 1 gezeigt, die einen Außenkolben 2 und eine im Inneren des Außenkolbens 2 angeordnete Lichterzeugungseinheit 10 aufweist. Die Lichterzeugungseinheit 10 weist ferner neben dem Entladungsgefäß. 3, das mit einer ionisierbaren Gasmischung befüllt ist, eine Spulenanordnung 4 auf, die dazu dient, hochfrequente Leistung in die ionisierbare Gasmischung einzukoppeln. Mit der Spulenanordnung 4 und folglich mit der Lichterzeugungseinheit 10 ist ein Vorschaltgerät 6 zur Bereitstellung der hochfrequenten Leistung elektrisch verbunden. Die Spannungsversorgung 9 versorgt die Spulenanordnung und das Vorschaltgerät 6 mittels eines elektrischen Leiters 7 mit der Spannung, die zum Betrieb der Entladungslampe 1 notwendig ist.
  • Die Fig. 2a bis 2c zeigen eine Ausführungsform des Entladungsgefäßes 3, wobei zur besseren Orientierung die jeweiligen Ausdehnungsrichtungen X, Y und Z bezeichnet sind. Die Fig. 2a zeigt das Entladungsgefäß 3 in einer Vorderansicht, Fig. 2b in einer Seitenansicht und Fig. 2c in einer Schnittansicht entlang des Schnitts A-A aus Fig. 2a .
  • Das Entladungsgefäß 3 ist ein Glasgefäß 3, das eine Kammer umschließt, die eine ionisierbare Gasmischung (ev. mit einem in ionsiertem Zustand lichtemittierenden Metall, bspw. Quecksilber) in einem ersten Kammerabschnitt 3a und einem zweiten Kammerabschnitt 3b aufweist.
  • Der erste Kammerabschnitt 3a und der zweite Kammerabschnitt 3b sind über den Verbindungsabschnitt 3c als gemeinsamen Gefäßabschnitt miteinander verbunden, wodurch eine durchgängige Entladungskammer gebildet ist und die ionisierbare Gasmischung auch dort gezündet werden kann. In der Seitenansicht in Fig. 2b ist die aus den Kammerabschnitten 3a, 3b und dem Verbindungsabschnitt 3c zusammengesetzte Entladungskammer Uförmig. Der Verbindungsabschnitt 3c erstreckt sich dabei an einer unteren Seitenkante des Entladungsgefäßes 3 in X-Richtung und entlang zweier Seitenkanten, die in Y-Richtung verlaufen.
  • Die Innenwandung 3d des Entladungsgefäßes 3, die die Kammerabschnitte 3a, 3b und den Verbindungsabschnitt 3c begrenzt, begrenzt dabei auch die schlitzförmige Ausnehmung 5. Das Entladungsgefäß 3 ist in Fig. 2a quadratisch dargestellt, so dass die schlitzförmige Ausnehmung 5 ebenfalls quadratisch ist. In der Schnittansicht in Fig. 2c wird deutlich, dass die von der Innenwandung 3d des Entladungsgefäßes 3 umgrenzte schlitzförmige Ausnehmung 5 flach rechteckig ausgebildet ist.
  • Zur Erhöhung der Strahlungsausbeute ist zwischen Innenwandung 3d und Spulenanordnung 4 ein Reflektor 8 angeordnet. In dieser Ausführungsform liegt der Reflektor 8 an der Innenwandung 3d des Entladungsgefäßes vollständig an.
  • Die Spulenanordnung 4 ist in die schlitzförmige Ausnehmung 5 eingesteckt. Eine Dimensionierung der schlitzförmigen Ausnehmung 5 ist dabei auf die Abmessungen der Spulenanordnung 4 abgestimmt. Somit kann eine gleichmäßige Anregung des ionisierbaren Gasgemischs im Entladungsgefäß 3 erfolgen.
  • In den Fig. 3a bis 3c ist eine weitere Ausführungsform des Entladungsgefäßes 3 gezeigt, wobei der Verbindungsabschnitt 3c nur entlang einer Seitenkante, hier der unteren Seitenkante in der ersten Ausdehnungsrichtung X, ausgebildet ist. Auch hier wird eine durchgehende Entladungskammer gebildet, deren Gasbefüllung einheitlich gezündet und abstrahlen kann. In der Schnittdarstellung der Fig. 3b ist das Entladungsgefäß 3 ebenfalls U-förmig.
  • In der Fig. 4 ist ein alternatives Entladungsgefäß im Querschnitt dargestellt, dessen Grundform nicht rechteckig, sondern oval ist. Diese Form ist besonders leicht herzustellen, da ebenfalls leicht herzustellende Glasrohre einfach flachgedrückt werden können und sich ein ovaler Querschnitt von selbst einstellt.
  • In den Fig. 5 bis 5 sind mögliche Ausgestaltungen der Spulenanordnung 4 dargestellt, wobei in Fig. 5 die Spulenanordnung 4 als quadratische Einzelspule 4a ist. Die zu der bspw. in Fig. 1 gezeigten runden Einzelspule kann die quadratische Einzelspule die Eckbereiche des Entladungsgefäßes 3 wirkungsvoller abdecken und bei angelegter Spannung mit Magnetfeld durchdringen. Die Anregung des emittierenden Materials wird dadurch im gesamten Entladungsgefäß ermöglicht und die Abstrahlung verbessert.
  • Die weiteren Figuren zeigen jeweils eine Vielzahl an Kleinspulen 4b, die sich in Form und Verschaltung untereinander unterscheiden. In Fig. 6 sind neun Kleinspulen 4b gezeigt, die quadratisch und zueinander parallel verschaltet sind. In Fig. 7 sind sechzehn runde Kleinspulen 4b miteinander in Reihe geschaltet und in Fig. 8 sind neun quadratische Kleinspulen 4b dargestellt, die ebenfalls miteinander in Reihe verschaltet sind. Durch die unterschiedliche Größe und Anzahl der Kleinspulen 4b ist je nach Befüllung des Entladungsgefäßes eine entsprechend gleichmäßige Anregung des ionisierbaren Gasgemisches möglich. BEZUGSZEICHENLISTE
    1 Entladungslampe
    2 Außenkolben
    3 Entladungsgefäß
    3a Erster Kammerabschnitt
    3b Zweiter Kammerabschnitt
    3c Verbindungsabschnitt
    3d Innenwandung Entladungsgefäß
    4 Spulenanordnung
    4a Einzelspule
    4b Kleinspule
    5 Schlitzförmige Ausnehmung
    6 Spannungsversorgung
    7 Elektrischer Leiter
    8 Reflektor
    9 Vorschaltgerät Entladungslampe
    10 Lichterzeugungseinheit
    X Erste Ausdehnungsrichtung
    Y Zweite Ausdehnungsrichtung
    Z Dritte Ausdehnungsrichtung

Claims (9)

  1. Lichterzeugungseinheit (10) für eine elektrodenlose Entladungslampe (1) zur Ultraviolettstrahlungserzeugung, die ein Entladungsgefäß (3) und eine flache induktive Spulenanordnung (4) aufweist, die mit dem Entladungsgefäß (3) operativ gekoppelt ist, wobei das Entladungsgefäß (3) in einer ersten Ausdehnungsrichtung (X) und einer zweiten Ausdehnungsrichtung (Y) breiter ist als in einer dritten Ausdehnungsrichtung (Z).
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Entladungsgefäß (3) zumindest eine schlitzförmige Ausnehmung (5) aufweist, in der die Spulenanordnung (4) angeordnet ist, wobei die schlitzförmige Ausnehmung (5) das Entladungsgefäß (3) in einen ersten Kammerabschnitt (3a) und einen zweiten Kammerabschnitt (3b) unterteilt, wobei zwischen dem ersten Kammerabschnitt (3a) und dem zweiten Kammerabschnitt (3b) ein Verbindungsabschnitt (3c) verbleibt.
  2. Lichterzeugungseinheit (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich die schlitzförmige Ausnehmung (5) im Wesentlichen in die erste Ausdehnungsrichtung (X) und die zweite Ausdehnungsrichtung (Y) erstreckt.
  3. Lichterzeugungseinheit (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich der Verbindungsabschnitt (3c) entlang zumindest einer Seitenkante des Entladungsgefäßes (3) erstreckt.
  4. Lichterzeugungseinheit (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Spulenanordnung (4) durch eine Einzelspule (4a) oder aus einer
    Velzahl an Kleinspulen (4b) gebildet wird.
  5. Lichterzeugungseinheit (10) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Kleinspulen (4b) zueinander parallel oder in Reihe geschaltet sind.
  6. Lichterzeugungseinheit (10) nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einzelspule (4a) oder zumindest eine Kleinspule (4b) der Vielzahl an Kleinspulen (4b) planar quadratisch oder planar kreisförmig ausgebildet ist.
  7. Lichterzeugungseinheit (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der schlitzförmigen Ausnehmung (6) zwischen zumindest einer Innenwandung (3d) des Entladungsgefäßes (3) und der Spulenanordnung (4) ein Reflektor (8) angeordnet ist.
  8. Lichterzeugungseinheit (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Entladungslampe (1) eine Spannungsversorgung (6) aufweist, die mit der Spulenanordnung (4) elektrisch verbunden ist.
  9. Elektrodenlose Entladungslampe (1) zur Ultraviolettstrahlungserzeugung, wobei die Entladungslampe (1) einen zumindest teilweise lichtdurchlässigen Außenkolben (2) und eine in dem Außenkolben (2) angeordnete Lichterzeugungseinheit aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Lichterzeugungseinheit eine Lichterzeugungseinheit (10) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
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