TWI445046B - 電介質障壁放電燈 - Google Patents

Description

電介質障壁放電燈

本發明涉及一種電介質障壁放電燈，其具有一種包括放電媒體之管形放電管。

此種形式的放電燈通常具有：一第一縱向電極(以下亦稱為內電極)，其配置在管形放電管內部；以及一第二縱向電極(以下亦稱為外電極)，其通常配置在管形放電管之外側上。

若內電極直接與該放電媒體相接觸，其即與一種單側之電介質障壁放電有關，此乃因該放電管之壁只對該外電極造成電介質障壁作用。若內電極同樣藉由電介質而與該放電媒體相隔開，其即與一種雙側之電介質障壁放電有關，這例如可藉由”內電極配置在一內管的內部”來達成。該內管以共軸方式配置在該管形放電管內部中。換言之，該放電管在此種所謂管配置中具有一種以共軸方式配置在一外管內部中的內管，其中該二個管在其二個正側上互相連接，且因此形成氣密的放電管。因此，在此種情況下，由放電管所圍繞的放電空間在該內管和外管之間延伸。

在任一情況下，有效的燈操作須沿著管形電介質障壁放電燈，在電極和內電極之間確保一種固定的火花間距，以便沿著燈之縱軸和燈之周圍來觀看時可達成一種相同形式的放電以及相同的輻射密度。因此，內電極在情況需要時該內管須儘可能配置在該外管的內部中央。特別是在較長的燈中該內電極或內管另外會有下垂的問題，此乃因該內管之直徑本來就小於該外管的直徑，這在極端情況下，會於轉送時造成該燈的損傷。

上述形式的燈特別是可用於製程技術中的紫外線照射過程中，這些技術包括表面淨化和活化、攝影術、臭氧產生、飲用水淨化、金屬塗層和紫外線硬化。就此而言，該燈通常亦可使用輻射器或紫外線-輻射器等名稱。

在文件EP 1 147 535 B1中已揭示一種單側電介質障壁放電燈。於此，螺旋形式的第一內電極6捲繞在內管9上(請參閱該文件之第1圖)。內管9以共軸方式配置在外管3之內部，外管3之外側上以互相平行且相隔開的方式而配置著條形的外電極7。為了支撐該內管9，例如建議一種保持用圓盤15，其可在該內電極6上移動。該文件並未揭示該保持用圓盤15須固定在該外管3之內側上。

本發明的目的是提供一種管形電介質障壁放電燈，其具有一改良的保持件以用於內電極或情況需要時亦可供該圍繞內電極之內管來使用。

上述目的藉一種電介質障壁放電燈來達成，包括：放電管，其具有一外管，該外管圍繞一以放電媒體來填入的放電空間；外電極，其配置在該外管的外側；一長形內電極，其在軸向中配置在該外管的內部；至少一保持用圓盤，其具有軸向通孔，該長形內電極經由此軸向通孔延伸，該保持用圓盤由內電極延伸至該外管的內側，這樣可使該內電極至少間接地在放電管的內部中定位在中央，此放電燈之特徵為，該保持用圓盤藉左側的支件和右側的支件，於縱軸的方向中，在二側可鬆動地支撐著。

本發明特別有利的佈置方式描述在申請專利範圍各附屬項中。

本發明的基本構想在於，使該內電極或情況需要時亦使該內管定位在中央的該保持用圓盤不是與該放電管固定地相連接而是可鬆動地只支撐在二側，以可靠地防止該保持用圓盤沿著該燈的縱軸滑落。

本發明人已發現，該保持用圓盤和該放電管之間的固定連接具有多種缺點。因此，已顯示的事實是，該保持用圓盤中的應力及/或裂紋會擴展至該放電管，且使該放電管受到機械上的損害，其中應力及/或裂紋是在該保持用圓盤製造時發生或燈操作時由於曝光過久而形成的反轉作用所造成。此外，該放電管在直接與該保持用圓盤相焊接時會變形。在連接位置，該放電管之材料會變脆弱。在紫外線範圍中為了可良好地透過電磁輻射，該放電管通常由石英玻璃構成。在該放電燈操作時例如會由於輸送時的碰撞或振動而造成機械上的負載，此時該石英玻璃之局部性的變弱區在作用上就像額定斷裂區一樣，最後將造成該放電管的斷裂。該保持用圓盤在該放電管的外管或內管(只要存在時)上尋求支點時亦會造成令人不滿意的結果。藉該些支點，可使該放電管的影響保持在可接受的限度內。當然，在有負載時焊接點會鬆脫，因此不能藉支點來確保該保持用圓盤可持續地固定著。

依據本發明，每一個保持用圓盤設有二個支件，其在二側只可鬆動地支撐著該保持用圓盤，以防止軸向的滑落。

在最簡單的情況下，該保護媒體只由一種材料珠構成，其例如施加在內管上或亦可只施加在內管的片段上。在此種情況下，該保持用圓盤只配置在二個材料珠之間。每側設置多於一個材料珠時亦是有利的，特別是均勻地分布在周圍時是有利的。同理，左側和右側之材料珠之間的距離A大於該保持用圓盤之厚度D，因此使該保持用圓盤鬆動地定位著。間隙A-D至少應大於材料的熱膨脹範圍，使開始時鬆動的保持用圓盤不會由於製造期間或燈操作時的加熱而被夾緊且因而產生不期望的應力。就此而言，當該二個支件之間的距離A和該保持用圓盤之厚度D之間的關係滿足以下的關係式時已顯示是有利的：

A=D+D/x　(1)

其中0.1<x<1000，特別是1<x<250。因此，一方面可確保該保持用圓盤相對於該保護媒體保持鬆動的狀態，且應力因此不能由該保持用圓盤來傳送。另一方面，在製造技術上亦可對應地配置該些材料珠。在考慮一般的製程容許度時，典型上大約1毫米之間隙A-D己顯示是很實用的。該保持用圓盤之厚度D一方面應儘可能小，以使該燈之電性和光學特性受到儘可能少的干擾。另一方面，保持用圓盤在機械上須足夠穩定。依據經驗，在一種由石英玻璃構成的保持用圓盤中，大約1毫米至數毫米(例如，2毫米)之厚度D已足夠。

原則上本發明的支件可固定在該外管的內部以及該內管(只要存在時)的外側上。當然，第二種情況較佳，此乃因將該支件施加在該內管的外側上時，在製程技術上較簡單，特別是可施加在管的中央區中。因此，首先將一種材料珠施加在該內管之外側上或將多個材料珠以圓形方式分布在該內管之周圍上。然後，插上該保持用圓盤且最後依據該圓盤又在該內管之外側上施加一個或多個材料珠，以及在另一側上以適當的距離施加材料珠。於是，藉由材料珠可確保該保持用圓盤只能針對滑落而受到支撐，但因此幾乎不能傳送應力。

較佳是在插上該保持用圓盤之後，仍插上一支撐環，且然後只施加最後的材料珠。該支撐環的優點在於，在施加材料珠(例如，在焊接一種石英珠至石英管)時該保持用圓盤至熱載入區之位置的距離較大，且因此會受到很小的熱負載。只要在該保持用圓盤之另一側上不需該支撐環，則只有在焊接材料珠之後才插上該保持用圓盤。在另一種省時間的製程技術中，同時將材料珠焊接至該保持用圓盤之二側上。此處，較佳是在該保持用圓盤之二側分別設有一支撐環。

通常，一支撐環可鬆動地定位在該內管上，且藉由至少一材料珠而只針對縱向中由該保持用圓盤滑離來進行固定。當然，相對可鬆動的支撐環可能碰撞至少一材料珠且使該材料珠在機械上受損。為了馬上排除此種可能的問題，則該支撐環亦可直接定位在該內管上。只要此概念材料珠通常能為人所理解，則其亦可包括可顯示出定位特徵的焊接點。在此種情況下，該支撐環經由至少一材料珠而與該管固定地連接著。

在任一情況下，該支撐環的另一優點是在該保持用圓盤移動時可均勻地將力分布在固定區上。即，藉該支撐環，各別的材料珠之機械負載將變小。

該支撐環亦可具有一縫隙或由二個或更多個區段所構成。情況需要時，該支撐環之每一區段分別被固定，即，與一安裝在該管上的材料珠相連接。

為了在抽真空以及隨後將該電介質障壁放電燈之放電空間進行填料時，使流動阻力保持儘可能小，該保持用圓盤較佳是設有一個或多個開口，特別是通孔或凹口。

支件環或支撐環是由電性絕緣材料製成，較佳是由相對於紫外線-輻射具有阻力的絕緣材料來製成，這些材料可以是石英玻璃、陶瓷或類似物。

該支撐環較佳是具有大約0.5毫米至3毫米的厚度。該支撐環的寬度B較佳是在2毫米至6毫米之間。

本發明以下將依據實施例來詳述。

各圖式中，相同或作用相同的元件設有相同的參考符號。

第1a,1b圖顯示本發明之電介質障壁放電燈1之第一實施例之縱切面或橫切面。該燈1之長形放電管是由共軸雙管配置中的一外管2和一內管3所構成，其定義了該放電管之縱軸。該管之典型的長度L依據應用情況是在10厘米和250厘米之間。該外管2具有44毫米的直徑和2毫米的壁厚。該內管3具有20毫米之直徑和1毫米之壁厚。內電極和外電極之間的放電之徑向範圍因此大約是10毫米([44mm-2×2mm-20mm]/2)。該二個管2，3由可透過紫外線之石英玻璃所構成。此外，放電管在其二個正側上被封閉，以形成一種長形之環形間隙形式的放電空間4。為此一目的，該放電管在其二端上分別具有適當形成之環形的管區段5。此外，在一管區段5上設置一泵管(未顯示)，藉此而首先將該放電空間4抽成真空且然後以15kPa之氙來填入。一種線網6拉開至該外管2之壁的外側上，該線網6形成該燈1之外電極。在該內管3之內部中配置一種由VA構成的織物軟管7，其用作內電極。大約在該放電管的中央配置一種由石英玻璃構成的保持用圓盤8，其由石英玻璃構成且厚度D是2毫米。該保持用圓盤8具有一中央通孔，使該保持用圓盤8可良好地在該內管3上移動。此外，該保用圓盤8設有四個通孔81至84，以便在抽真空且隨後對該放電空間4進行填充時，使該流動阻力保持儘可能小。在該保用圓盤8之左側和右側，分別於該內管3之表面上接合三個石英玻璃珠9a-9c,10a-10c。在每一側上各石英玻璃珠以圓形的形式分布在該內管的周圍，即，以120度的角度間隔配置著(請參閱第1b圖)。在一側上之該三個石英玻璃珠9a-9c之間的距離A以及另一側上之石英玻璃珠10a-10c之間的距離大約是3毫米，因此，對配置於其間的保持用圓盤而言，仍保持一種大約A-D=1mm的間隙。依據上述的等式(1)，參數x(x=D/[A-D])之值成為2。該保持用圓盤8之直徑較該外管2之內直徑小1毫米，因此仍存在著間隙，且能無問題地利用該保持用圓盤8使該外管2在該內管3上移動。

第2a圖顯示另一種形式的一部分，其中只顯示該燈1’之中央區，其具有該保持用圓盤8和位於二側的支件。該保持用圓盤之右側就像第一實施例一樣，安裝三個石英玻璃珠11a-11c於內管3上。在該保持用圓盤8之左側處，該支件另外包括一支撐環12，其可在該內管3上移動且能以二個石英玻璃珠13a,13b來固定在該內管3上。該支撐環12之厚度S大約是2毫米且寬度B大約是5毫米(請參閱第2b圖)。該支撐環12之優點在於，在將該支撐環12之遠離該保持用圓盤8之邊緣與該二個石英玻璃珠13a,13b相接合時，熱載入區大約與該保持用圓盤8隔開成該支撐環12之寬度B。以此種方式，該支撐環12有助於使該薄的保持用圓盤8之熱負載下降。右側上的石英玻璃珠11a-11c和左側上的支撐環12之間的距離A大約是3毫米，使配置在其間的該保持用圓盤8仍可保持一種大約A-D=1mm之間隙。

第3圖所示的另一種形式的燈1’’與先前的實施例不同之處只在於，該保持用圓盤8之二側上的支件分別具有一支撐環12，14。在此種情況下，右側的支撐環14就像先前的實施例中左側的支撐環12一樣，以二個石英玻璃珠15a,15b來固定在該內管3上。二個支撐環12，14之間的距離大約是3毫米，使得本實施例中對該保持用圓盤8而言亦可保持一種大約1毫米的間隙。

1,1’,1’’．．．燈

2．．．外管

3．．．內管

4．．．放電空間

5．．．管區段

6．．．線網

7．．．織物軟管

8．．．圓盤

81-84．．．通孔

9a-9c,10a-10c,11a-11c,13a,13b,15a,15b．．．石英玻璃珠

12,14．．．支撐環

第1a圖　本發明之電介質障壁放電燈之縱切面圖。

第1b圖　顯示第1a圖之燈之橫切面。

第2a圖　顯示第1a圖之燈之另一種形式的部分放大圖。

第2b圖　顯示第2a圖之支撐環之縱切面圖。

第3圖　顯示第1a圖之燈之另一形式的部分放大圖。

1．．．燈

2．．．外管

3．．．內管

4．．．放電空間

5．．．管區段

6．．．線網

7．．．織物軟管

8．．．圓盤

9a,10a．．．石英玻璃珠

Claims (18)

1. 一種電介質障壁放電燈，包括-一放電管，其具有一外管，該外管圍繞一以放電媒體來填入的放電空間，-一外電極，其配置在該外管之外側上，-一長形內電極，其在軸向中配置在該外管之內部，-至少一保持用圓盤，其具有軸向的通孔，該長形內電極經由此通孔而延伸，該保持用圓盤基本上是由該內電極而延伸至該外管之內側，使該內電極至少間接地位於該放電管內部的中央，其中，該保持用圓盤藉由左側的第一支件和右側的第二支件，於縱軸的方向中，在二側鬆動地受到支撐，並且其中該內電極至少在該保持用圓盤之區域中由該內管所包圍著，該保持用圓盤支撐在該內電極上。
2. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中該內管在該放電管內部中沿著整個燈的長度而延伸，且該內管和外管以共軸的雙管配置的形式氣密地互相連接。
3. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中該第一支件和該第二支件固定在該內管之外側上。
4. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中該第一支件和該第二支件固定在該外管之內側上。
5. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中該該第一支件和該第二支件相互間的距離是A，其大於該保持用圓盤之厚度D。
6. 如申請專利範圍第5項之放電燈，其中該第一支件和該第 二支件之相互間的距離A和該保持用圓盤之厚度D之間滿足以下的關係：A=D+D/x其中0.1<x<1000。
7. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中該第一支件和該第二支件分別具有至少一個材料珠，該材料珠是與該管相連接。
8. 如申請專利範圍第7項之放電燈，其中該第一支件和該第二支件中至少一者在該保持用圓盤之一側上包括一支撐環，其係配置在該保持用圓盤和相對應的該至少一材料珠之間。
9. 如申請專利範圍第8項之放電燈，其中該支撐環具有一縫隙。
10. 如申請專利範圍第8項之放電燈，其中該支撐環具有二個或更多個區段，且每一區段與一材料珠相連接。
11. 如申請專利範圍第8項之放電燈，其中該支撐環具有一介於0.5毫米和3毫米之間的厚度。
12. 如申請專利範圍第8項之放電燈，其中該支撐環具有一介於2毫米和6毫米之間的寬度。
13. 如申請專利範圍第1項之放電燈，其中該保持用圓盤除了軸向的通孔以外，另設有一個或多個開口。
14. 一種電介質障壁放電燈，包括-一放電管，其具有一外管，該外管圍繞一以放電媒體來填入的放電空間，-一外電極，其配置在該外管之外側上，-一長形內電極，其在軸向中配置在該外管之內部， -至少一保持用圓盤，其具有軸向的通孔，該長形內電極經由此通孔而延伸，該保持用圓盤基本上是由該內電極而延伸至該外管之內側，使該內電極至少間接地位於該放電管內部的中央，其中，該保持用圓盤藉由左側的第一支件和右側的第二支件，於縱軸的方向中，在二側鬆動地受到支撐，其中該第一支件和該第二支件分別具有至少一個材料珠，該材料珠是與該管相連接，並且其中該第一支件和該第二支件中至少一者在該保持用圓盤之一側上包括一支撐環，其係配置在該保持用圓盤和相對應的該至少一材料珠之間。
15. 如申請專利範圍第14項之放電燈，其中該支撐環具有一縫隙。
16. 如申請專利範圍第14項之放電燈，其中該支撐環具有二個或更多個區段，且每一區段與一材料珠相連接。
17. 如申請專利範圍第14項之放電燈，其中該支撐環具有一介於0.5毫米和3毫米之間的厚度。
18. 如申請專利範圍第14項之放電燈，其中該支撐環具有一介於2毫米和6毫米之間的寬度。