WO2001035436A1 - Entladungslampe mit elektrodenhalterung - Google Patents

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WO2001035436A1
WO2001035436A1 PCT/DE2000/003515 DE0003515W WO0135436A1 WO 2001035436 A1 WO2001035436 A1 WO 2001035436A1 DE 0003515 W DE0003515 W DE 0003515W WO 0135436 A1 WO0135436 A1 WO 0135436A1
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WO
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discharge vessel
discharge
holder
vessel
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PCT/DE2000/003515
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Rainer Kling
Reinhold Wittkötter
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Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH
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    • H01J9/24—Manufacture or joining of vessels, leading-in conductors or bases
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    • 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
    • H01J65/046—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 invention relates to a method for producing a discharge lamp with a discharge vessel filled with a discharge medium and with an electrode running in the discharge vessel at a distance from the vessel walls. or is filled with the discharge medium and which is then sealed.
  • a tube or the like which projects through a wall of the discharge vessel, is also melted as a pump stem in the manufacture of the discharge vessel.
  • an evacuation pump is connected to the outside of the pump stem and the discharge vessel is evacuated to the desired negative pressure.
  • the discharge vessel is then filled with the discharge medium, usually a gas or gas mixture, by the pump handle.
  • the tube forming the pump stem is melted outside the discharge vessel, usually relatively close to the discharge vessel, in order to remove the entire discharge. the vessel must be closed completely vacuum tight.
  • the pump stem is usually attached to the discharge vessel in such a way that it does not protrude into the interior of the discharge vessel.
  • Discharge lamps with a dielectric barrier discharge are a special type of discharge lamp.
  • the electrode and / or a counter electrode or a plurality of counter electrodes are separated from the discharge in the interior of the discharge vessel by at least one dielectric.
  • the invention is not exclusively directed, but preferably, to such discharge lamps for dielectrically impeded discharges.
  • a voltage is applied between the electrode and a counter electrode, which is also located in the discharge vessel or on the discharge vessel, as a result of which a discharge occurs between the electrode and the counter electrode in the discharge medium.
  • a discharge occurs between the electrode and the counter electrode in the discharge medium.
  • ultraviolet or infrared radiation or visible light is emitted.
  • Such a lamp is described for example in DE 196 36 965 AI.
  • one of the two electrodes permanently forms the anode and the other electrode forms the cathode. It is sufficient to separate the anode from the discharge by the dielectric.
  • the vessel wall can also serve as the dielectric. In this case, only the cathode is located in the discharge vessel, whereas the anode or the anodes are applied to the outside of the vessel wall. This can be, for. B. are strips of a gold or platinum paste, which are printed directly on the vessel wall.
  • the two electrodes are not distinguished from one another and both are shielded by a dielectric. By appropriate voltage changes, one electrode and sometimes the other electrode form the anode.
  • the discharge lamps are preferably supplied with an in principle unlimited sequence of extremely short voltage pulses with a high repetition frequency. Please refer to W094 / 23442.
  • This object is achieved in that a holder made of non-conductive material is arranged in the discharge vessel, which fixes the electrode at a predetermined position in the discharge vessel and this holder or part of this holder as a pump stem or part of a pump stem and is used.
  • the pump stem that is required anyway in the production of a discharge lamp is used at the same time to hold tion or part of a bracket to serve. This enables the electrode to be securely positioned during manufacture in later use, additional process steps being minimized or additional process steps being even dispensed with entirely. This means that the production according to the invention is not at all or only slightly more expensive.
  • the holder or the part of the holder serving as a pump stem can in principle have any shape that is suitable for fixing or supporting the electrode accordingly.
  • the part of the holder serving as a pump stem is designed in the form of a tube, which projects at one end through a wall of the discharge vessel into the discharge vessel. Basically, all that is required is an extension of the conventional pump stems used so far.
  • the holder can be designed in such a way that it has an elongated support element which extends in the main direction of extension of the electrode and which supports the electrode on at least one partial area, the support element and the electrode being aligned coaxially or parallel to one another.
  • the above-mentioned inwardly elongated pump stem can be used as the support element or support tube. It can, therefore, by appropriate arrangement of the tube projecting into the discharge vessel to the electrode ensures simple, reliable support of the electrode.
  • the electrode can also be a differently shaped support element, for example an elongated, plate-shaped support element or the like, which is provided with a corresponding tube part or has a corresponding bore.
  • the electrode can have any shape.
  • it can be longitudinal strips, waveforms, for example in the form of a sinusoid, zigzag electrodes, a coil or the like.
  • the electrode extends helically around the support element on at least a partial area of the longitudinal extent.
  • the electrode can be applied to the holder or an element of the holder in the form of a correspondingly structured conductive coating, for example made of gold or platinum paste. So z.
  • a helical inner electrode can be applied in this way to a support rod or support tube running in the direction of extension of the electrode.
  • Strip-shaped, wave-shaped or zigzag-shaped electrodes can, for example, be applied to an elongated, plate-shaped support element.
  • a particularly preferred embodiment is a cylindrical discharge vessel with an inner electrode extending along the cylinder axis and a support element. It is consequently a discharge lamp with a central or concentric middle electrode. It is advisable to apply a plurality of strip-shaped counter electrodes running parallel to the cylinder axis on the vessel walls. In this way, the entire discharge space can be used effectively, the geometric arrangement required for this being relatively easy to generate. The problem that arises in this case of an exact central or concentric position of the central electrode during manufacture and continuous operation is solved by the invention.
  • the support element for example in the form of the support tube serving as a pump stem, advantageously protrudes from an end face opposite a lamp base into the discharge vessel and is fastened to the corresponding end wall.
  • a base on both sides can also be advantageous. Then the side of the pump stem is overlapped by a base.
  • the support element or the tube can also be so long that the electrode is supported over the entire length.
  • One or more openings which penetrate the tube wall and are located within the discharge vessel are preferably introduced into the support tube along the longitudinal extent. These openings enable better and more effective pumping or filling of the discharge vessel.
  • the discharge vessel is closed on one side by squeezing.
  • a metal foil is embedded, which serves as an electrical feedthrough for the inner electrode.
  • This is attached to the metal foil, for example soldered on, and is partly pinched with one end, so that the electrode is held on one side by the pinch.
  • this advantageously has a holding projection which extends transversely to the longitudinal direction of the supporting element or a holding recess.
  • the retaining projection can be corresponding knobs, lugs, spikes, etc., the retaining recess can be a groove or the like.
  • Such knobs or lugs for example, can be used to very well prevent a wire helix that runs around a support tube or a support rod against longitudinal displacement be secured.
  • a spacer is located between the electrode and a vessel wall transverse to the main direction of extent of the electrode.
  • a spacer can be a hook-like element, a tube or a pin, which is attached to a vessel wall and holds the electrode in position.
  • several such spacers are used along the main longitudinal extent of the electrode.
  • a corresponding hole must of course be made in at least one of the spacers.
  • this additional spacer for fixing the support element there is a holding disc, which is arranged transversely to the main direction of extension of the electrode and extends between the vessel walls and through which the electrode with the plug element extends at a predetermined position. Through such a holding disc ensures secure positioning in any direction.
  • FIG. 1 shows a schematic side view of a discharge lamp with a cylindrical discharge vessel and an axial central electrode, which is held by a support tube,
  • FIG. 2 shows a cross section through a discharge vessel according to FIG. 1, with a support tube and an additional holder in the form of a spacer,
  • FIG. 3 shows a cross section through a discharge vessel according to Figure 1, with a support tube and an alternative additional holder in
  • FIG. 4 shows a cross section through a discharge vessel according to FIG. 1 with an alternative holder comprising a plurality of holding rods running transversely between the walls of the discharge vessel, one of which is used as a pump stamp.
  • FIG. 5 shows a cross section through a discharge vessel according to FIG. 1 with an axially extending support tube and a plurality of radially extending cross supports.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a discharge lamp according to the invention. This discharge lamp 1 has a discharge vessel 2 made of quartz glass, which is held on one side in a base 5.
  • the inside of the discharge vessel 2 is filled with a discharge medium.
  • the present exemplary embodiment is an excimer discharge lamp which is filled with xenon. With such an excimer discharge lamp, VUV radiation is generated with high efficiency, which is used industrially, for example in the cleaning of wafers, for ozone production or for water purification.
  • the lamp has a central helical electrode 6 within the cylindrical discharge device. This is the cathode, which is at a negative high voltage.
  • the lamp 1 has an axial support tube 9, which projects from the end wall 4 opposite the lamp base 5 into the interior of the discharge vessel 2.
  • the helical electrode 6 is partially guided around this support tube 9.
  • a holding projection 12 in the form of a knob is formed on the support tube 9.
  • the holder consists of a non-conductive material, such as glass, quartz glass or ceramic.
  • the discharge vessel 2 is closed on the end wall 4 opposite the base region, the support tube 9 being in a Central opening 8 is sealed and fixed in the end wall 4.
  • the open cylindrical vessel is heated and the support tube 9 is held by suitable aids, while the cylinder wall falls inwards under the action of heat. This closure can also be done by crushing.
  • the filament 6 is then also squeezed within the base region when the cylindrical discharge vessel 2 is sealed in a vacuum-tight manner (not visible). In the area of the opposite end wall 4, it is held by the support tube 9.
  • the helix 6 is screwed onto the support tube 9, the holding projection 12 moving between the helical gears.
  • the support tube 9 is simultaneously used as a pump stem by pumping the discharge vessel 2 through the support tube 9 and filling it with gas via the tube 9.
  • the support tube 9 can not only be held in the end wall 4, but can also extend longitudinally through the entire discharge vessel 2 into the base region 5 and, if appropriate, also be fastened in the end wall in the base region 5, for example be pressed in during production.
  • the helix 6 can be a wire helix.
  • the helix can also be applied to the support tube 9 by means of a conductive one Paste, for example gold or platinum paste or the like, can be applied.
  • the electrode 6 is formed by a wire or a metal foil in the squeeze area and then the electrode is made of the structured, conductive coating within the discharge vessel 2 above the squeeze point consists of the support tube 9, the lower area of the coil consisting of wire or the metal foil and the upper area of the coil of course being correspondingly contacted with one another.
  • lamps according to the exemplary embodiment according to FIG. 1 are currently produced in almost any length.
  • a maximum length of 20 cm can be produced without such a holder, without a secure fit of the electrode 6 being endangered.
  • lamps with a length of more than 85 cm are currently produced in the manner according to the invention.
  • FIGS. 2-5 each show alternative exemplary embodiments for a holder.
  • the support tube 9 is relatively long. In another embodiment, not shown, the support tube is only approx. 2 cm long and supports an approx. 12 cm long helix only in the end area.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 2 is a hook-shaped spacer 14, which is attached at one end to the vessel wall 3, for example is melted, and additionally fixes the support tube 9 transversely to the direction of extension.
  • a plurality of such spacing devices can be arranged along the longitudinal direction.
  • Holder 14 may be arranged, which also advantageously extend radially outwards in different directions. A favorable distance between such spacer hooks 14 is approximately 15 cm.
  • FIG. 3 shows as a spacer a continuous holding disc 15 through which the support tube 9 with the helix 6 runs in the middle.
  • This holding disc 15 supports the support tube 9 with the helix 6 in addition to all sides with respect to the vessel walls 3.
  • FIG. 4 shows a holder in the form of two holding rods 16, 17 running one behind the other in the longitudinal direction of the filament 6, each of which extends transversely through the discharge vessel 3 from one wall side to the other. These holding rods are fastened to the wall 3 on at least one side, for example melted down. At least one of these holding rods 16, 17 is designed as a hollow pump stem 17, which projects at one point with a section 19 from the discharge vessel 2 and has at least one, preferably a plurality of, openings 20 in the discharge vessel 2. In this version, too, it makes sense if several such rods 16, 17 are used one behind the other in the longitudinal extent of the helix 6.
  • an axially extending support tube 9 is again used.
  • This axially extending support tube 9 is supported by a plurality of radially extending cross supports 18, which extend between the support tube 9 and the side wall 3 of the discharge vessel 2.
  • the axially extending support tube does not run inside the coil 6 but outside the coil 6.
  • the inner helical electrode 6 is also separated from the discharge space by a dielectric, namely the wall of the support tube.
  • a dielectric namely the wall of the support tube.
  • Such a lamp is suitable for bipolar operation on.
  • Another alternative is to completely surround the electrode with dielectric material, for example to melt the electrode into dielectric material.
  • the electrode can again have any shape. In this case, the electrode is virtually integrated in the holder.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe (1), die vorzugsweise für dielektrisch behinderte Entladungen ausgelegt ist. Die Neuerung besteht darin, dass eine Halterung (10) eingesetzt wird, um eine in dem Entladungsgefäss (2) der Entladungslampe (1) von den Gefässwänden (3) beabstandet verlaufende Elektrode (6) in ihrer Position einzustellen und zu sichern. Diese Halterung (10) dient gleichzeitig als Pumpstengel.

Description

Entladungslampe mit Elektrodenhalterung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe mit einem mit einem Entladungsmedium gefüllten Entladungsgefäß und mit einer im Entladungsgefäß von den Gefäßwänden beabstandet verlaufenden Elektrode, wobei bei der Herstellung des Entladungsgefäßes ein Pumpsten- gel am Entladungsgefäß angebracht wird, durch welchen das Entladungsgefäß evakuiert und/ oder mit dem Entladungsmedium gefüllt wird und welcher anschließend verschlossen wird.
Stand der Technik
Üblicherweise wird als Pumpstengel bei der Herstellung des Entladungsgefäßes ein Röhrchen oder ähnliches mit eingeschmolzen, welches durch eine Wandung des Entladungsgefäßes hindurchragt. Nachdem das Entladungsgefäß dann bis auf den Pumpstengel dicht verschlossen ist, wird an den Pumpstengel außen eine Evakuierungspumpe angeschlossen und das Entladungsgefäß bis auf den gewünschten Unterdruck evakuiert. Anschließend wird das Entladungsgefäß durch den Pumpstengel mit dem Entladungsme- dium, in der Regel ein Gas oder Gasgemisch, gefüllt. Nachdem die Gasverhältnisse im Entladungsgefäß passend eingestellt sind, wird das den Pumpstengel bildende Röhrchen außerhalb des Entladungsgefäßes, in der Regel relativ nah am Entladungsgefäß abgeschmolzen, um das gesamte Entla- dungsgefäß vollständig vakuumdicht zu verschließen. Üblicherweise wird der Pumpstengel so am Entladungsgefäß angebracht, daß er nicht in das Innere des Entladungsgefäßes hineinragt.
Eine spezielle Art von Entladungslampen sind Entladungslampen mit die- lektrisch behinderter Entladung. Hierbei werden die Elektrode und/ oder eine Gegenelektrode bzw. mehrere Gegenelektroden durch mindestens ein Dielektrikum von der Entladung im Inneren des Entladungsgefäßes getrennt. Die Erfindung richtet sich nicht ausschließlich, jedoch bevorzugt auf solche Entladungslampen für dielektrisch behinderte Entladungen.
In derartigen Entladungslampen wird zwischen die Elektrode und eine Gegenelektrode, die sich ebenfalls im Entladungsgefäß oder am Entladungsgefäß befindet, eine Spannung angelegt, wodurch es zwischen der Elektrode und der Gegenelektrode im Entladungsmedium zu einer Entladung kommt. Bei dieser Entladung wird inkohärente Strahlung freigesetzt. Je nach Art des Lampenaufbaus und insbesondere des Entladungsmediums wird ultraviolette oder infrarote Strahlung oder sichtbares Licht abgestrahlt. Eine derartige Lampe wird beispielsweise in der DE 196 36 965 AI beschrieben.
Man unterscheidet zwischen sogenannten bipolar und sogenannten unipolar betriebenen Entladungslampen.
Im Fall einer unipolaren Entladungslampe bildet eine der beiden Elektroden permanent die Anode und die andere Elektrode die Kathode. Es reicht dabei aus, die Anode durch das Dielektrikum von der Entladung zu trennen. Als Dielektrikum kann hierbei auch die Gefäßwandung dienen. In diesem Fall befindet sich in dem Entladungsgefäß lediglich die Kathode, wogegen die Anode bzw. die Anoden außen auf die Gefäßwandung aufgebracht sind. Hierbei kann es sich z. B. um Streifen aus einer Gold- oder Platinpaste handeln, die direkt auf die Gefäßwandung aufgedruckt sind. Im Fall der bipolaren Entladungslampe sind die beiden Elektroden nicht gegeneinander ausgezeichnet und beide durch ein Dielektrikum abgeschirmt. Durch entsprechenden Spannungswechsel bildet mal die eine Elektrode und mal die andere Elektrode die Anode. Vorzugsweise werden die Entladungs- lampen mit einer im Prinzip unbeschränkten Folge von äußerst kurzen Spannungspulsen mit hoher Wiederholfrequenz gespeist. Hierzu wird verwiesen auf die W094/ 23442.
Es ist klar, daß eine erfolgreiche und effiziente Entladung von dem Abstand der Elektrode zu den Gegenelektroden abhängt. Insbesondere trifft dies bei Entladungslampen mit einer dielektrisch behinderten Entladung zu, bei denen die Effizienz stark von der genauen Geometrie der Entladungsbereiche im Entladungsgefäß abhängt. Aufgrund dieser Abhängigkeit von der Elek- trodengeometrie würden bereits geringe Veränderungen in der Lage einer Elektrode zu einer großen Effizienzminderung der Entladungslampe führen.
Darstellung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges, einfaches Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe anzugeben, bei dem ein genauer Sitz der Elektrode während der Herstellung und im späteren Gebrauch gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Entladungsgefäß eine Halte- rung aus nicht leitendem Material angeordnet wird, welche die Elektrode an einer vorgegebenen Position im Entladungsgefäß fixiert und diese Halterung oder ein Teil dieser Halterung als Pumpstengel oder Teil eines Pumpstengels
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und verwendet wird.
Erfindungsgemäß wird also der ohnehin bei cier Herstellung einer Entla- dungslampe benötigte Pumpstengel gleichzeitig dazu verwendet, als Halte- rung oder Teil einer Halterung zu dienen. Dadurch ist eine sichere Positionierung der Elektrode während der Herstellung im späteren Gebrauch möglich, wobei zusätzliche Verfahrensschritte minimiert werden können oder auf zusätzliche Verfahrensschritte sogar ganz verzichtet werden kann. D.h. die Produktion wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gar nicht oder nur unwesentlich verteuert.
Die Halterung bzw. der als Pumpstengel dienende Teil der Halterung kann im Prinzip jede beliebige Form aufweisen, die geeignet ist, die Elektrode entsprechend zu fixieren bzw. zu unterstützen. Zur Verwendung als Pumpsten- gel ist lediglich notwendig, daß der entsprechende Teil der Halterung eine von außen nach innen in das Entladungsgefäß durchgehende Öffnung und eine Möglichkeit zum dichten Anschluß der Evakuierungs- und Befüllungs- anlage aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der als Pumpstengel dienende Teil der Halterung in Form eines Rohrs ausgebildet, welches mit einem Ende durch eine Wandung des Entladungsgefäßes in das Entladungsgefäß hineinragt. Hierzu ist im Grunde nur eine Verlängerung der bisher verwendeten üblichen Pumpstengel notwendig.
Dieses Verfahren ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Elektrode eine längliche, sich im wesentlichen in eine Haupterstreckungsrichtung erstrek- kende Form aufweist. Die Halterung kann so ausgebildet sein, daß sie ein langgestrecktes, in der Haupterstreckungsrichtung der Elektrode verlaufendes Stützelement aufweist, welches die Elektrode auf mindestens einem Teilbereich unterstützt, wobei das Stützelement und die Elektrode koaxial oder parallel zueinander ausgerichtet werden.
In diesem Fall kann als Stützelement bzw. Stützrohr der oben genannte, nach innen verlängerte Pumpstengel verwendet werden. Es kann folglich durch entsprechende Anordnung des in das Entladungsgefäß hineinragenden Rohres zur Elektrode eine einfache, sichere Unterstützung der Elektrode gewährleistet werden.
Selbstverständlich kann es sich auch um ein anders geformtes Stützelement, beispielsweise ein längliches, plattenförmiges Stützelement oder Ähnliches handeln, welches mit einem entsprechenden Rohrteil versehen ist oder eine entsprechende Bohrung aufweist. Genauso kann auch die Elektrode eine beliebige Form aufweisen. So kann es sich beispielsweise um Längsstreifen, Wellenform, beispielsweise in Sinusform, zickzackförmige Elektroden, eine Wendel oder dergleichen handeln.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel verläuft die Elektrode zumindest auf einem Teilbereich der Längserstreckung wendeiförmig um das Stützelement herum. Die Vorteile dieser Wendelelektrode und der dabei entstehenden Struktur der Entladungen sind in der bereits zitierten DE 196 36 965 AI dargestellt.
Die Elektrode kann in Form einer entsprechend strukturierten leitfähigen Beschichtung, beispielsweise aus Gold- oder Platinpaste, auf die Halterung oder ein Element der Halterung aufgebracht sein. So kann z. B. auf diese Weise eine wendeiförmige Innenelektrode auf einem in Erstreckungsrich- tung der Elektrode verlaufenden Stützstab oder Stützrohr aufgebracht sein. Streifenförmige, wellenförmige oder zickzackförmige Elektroden können beispielsweise auf einem länglichen, plattenförmigen Stützelement aufgebracht sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um ein zylinderförmiges Entladungsgefäß mit einer sich entlang der Zylinderachse erstreckenden Innenelektrode und einem Stützelement. Es handelt sich hierbei folglich um eine Entladungslampe mit einer zentrischen bzw. konzentri- schen mittleren Elektrode. Es bietet sich dabei an, auf die Gefäßwandungen mehrere parallel zur Zylinderachse verlaufende streifenförmige Gegenelektroden aufzubringen. Auf diese Weise kann der gesamte Entladungsraum effektiv genutzt werden, wobei die dazu notwendige geometrische Anord- nung relativ einfach zu erzeugen ist. Das hierbei auftretende Problem einer exakten zentrischen bzw. konzentrischen Lage der mittleren Elektrode bei der Herstellung und dem dauernden Betrieb wird durch die Erfindung gelöst.
Das Stützelement, beispielsweise in Form des als Pumpstengel dienenden Stützrohrs, ragt vorteilhafter weise von einer einem Lampensockel gegenüberliegenden Stirnseite in das Entladungsgefäß hinein und ist an der entsprechenden Stirnwand befestigt. Insbesondere bei längeren Entladungsgefäßen kann aber auch eine beiderseitige Sockelung vorteilhaft sein. Dann ist auch die Seite des Pumpstengels von einem Sockel übergriffen.
Selbstverständlich kann das Stützelement bzw. das Rohr auch so lang sein, daß die Elektrode auf der gesamten Länge unterstützt wird.
Vorzugsweise werden in das Stützrohr entlang der Längserstreckung eine oder mehrere die Rohrwandung durchdringende Öffnungen eingebracht, welche sich innerhalb des Entladungsgefäßes befinden. Über diese Öffnun- gen ist eine bessere und effektivere Abpumpung bzw. Befüllung des Entladungsgefäßes möglich.
Das Entladungsgefäß ist bei einer bevorzugten Ausführungsform auf einer Seite durch Quetschen verschlossen. Hierbei wird eine Metallfolie mit eingebettet, die als elektrische Durchführung für die Innenelektrode dient. Diese ist an der Metallfolie befestigt, beispielsweise angelötet, und wird zum Teil mit einem Ende mit eingequetscht, so daß die Elektrode auf einer Seite durch die Quetschung gehalten wird. Um eine Verschiebung der Elektrode in der Längsrichtung des Stützelements zu verhindern, weist dies vorteilhafterweise einen sich quer zur Längsrichtung des Stützelements erstreckenden Haltevorsprung oder eine Halteausnehmung auf. Bei dem Haltevorsprung kann es sich um entsprechende Noppen, Nasen, Dornen etc. handeln, bei der Halteausnehmung um eine Nut oder dgl. Durch derartige Noppen oder Nasen kann beispielsweise eine Drahtwendel, welche um ein Stützrohr oder einen Stützstab verläuft, sehr gut gegen eine Längsverschiebung gesichert werden.
Eine alternative Ausführungsform der Halterung sieht vor, daß sich zwi- sehen der Elektrode und einer Gefäßwandung quer zur Haupterstreckungsrichtung der Elektrode ein Abstandshalter befindet. Bei einem derartigen Abstandshalter kann es sich um eine hakenartiges Element, ein Röhrchen oder einen Stift handeln, welcher an einer Gefäßwandung befestigt ist und die Elektrode in der Position hält. Vorzugsweise werden entlang der Haupt- längserstreckung der Elektrode mehrere solche Abstandshalter eingesetzt. Um die Funktion als Pumpstengel zu ermöglichen, muß in mindestens einem der Abstandhalter selbstverständlich eine entsprechende Bohrung eingebracht sein.
Selbstverständlich ist es auch möglich, ein beispielsweise rohrförmiges Stütz- element und zusätzlich quer dazu verlaufende Abstandshalter zu verwenden. Dies bietet sich insbesondere bei der Herstellung von sehr langen Lampen an.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses zusätzlichen Abstandshalters zur Fixierung des Stützelements handelt es sich um eine quer zur Haupt- erstreckungsrichtung der Elektrode angeordnete, zwischen den Gefäßwänden erstreckende Haltescheibe, durch welche die Elektrode mit dem Steckelement an einer vorgegebene Position hindurch verläuft. Durch eine derar- tige Haltescheibe ist eine sichere Positionierung in jede Richtung gewährleistet.
Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die dargestell- ten Merkmale können nicht nur in den genannten Kombinationen sondern auch einzeln oder in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es stellen dar:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Entladungslampe mit einem zylindrischen Entladungsgefäß und einer axialen zentralen Elek- trode, welche durch ein Stützrohr gehalten wird,
Figur 2 einen Querschnitt durch ein Entladungsgefäß gemäß Figur 1, mit einem Stützrohr und einer zusätzlichen Halterung in Form eines Abstandshalters,
Figur 3 einen Querschnitt durch ein Entladungsgefäß gemäß Figur 1, mit einem Stützrohr und einer alternativen zusätzlichen Halterung in
Form einer Haltescheibe,
Figur 4 einen Querschnitt durch ein Entladungsgefäß gemäß Figur 1 mit einer alternativen Halterung aus mehreren quer zwischen den Wandungen des Entladungsgefäßes verlaufenden Haltestäben, von denen einer als Pumpstempel verwendet wird.
Figur 5 einen Querschnitt durch ein Entladungsgefäß gemäß Figur 1 mit einem axial verlaufenden Stützrohr und mehreren radial verlaufenden Querstützen. Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Entladungslampe. Diese Entladungslampe 1 weist ein Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas auf, welches auf einer Seite in einem Sockel 5 gehaltert ist.
Das Innere des Entladungsgefäßes 2 ist mit einem Entladungsmedium ge- füllt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Ex- cimer-Entladungslampe, die mit Xenon gefüllt ist. Mit einer solchen Excimer- Entladungslampe wird mit hoher Effizienz VUV-Strahlung erzeugt, welche industriell beispielsweise bei der Reinigung von Wafern, zur Ozonproduktion oder zur Wasserreinhaltung eingesetzt wird.
Die Lampe weist innerhalb des zylindrischen Entladungsgeräts eine zentrische wendeiförmige Elektrode 6 auf. Es handelt sich hierbei um die Kathode, die auf einer negativen Hochspannung liegt. Auf der Außenseite des Entladungsgefäßes 2 befinden sich mehrere parallel zur Zylinderachse verlaufende streifenförmige Elektroden 7. Hierbei handelt es sich um die Anoden. Sie sind durch die Wandung 3 des Entladungsgefäßes 2 vom Entladungsraum getrennt. Die Lampe ist somit für dielektrisch behinderte Entladungen ausgelegt.
Als Halterung 10 weist die Lampe 1 ein axiales Stützrohr 9 auf, welches von der dem Lampensockel 5 gegenüberliegenden Stirnwandung 4 in das Innere des Entladungsgefäßes 2 hineinragt. Die wendeiförmige Elektrode 6 ist teilweise um dieses Stützrohr 9 herum geführt. Um eine Verschiebung der wendeiförmigen Elektrode 6 in axialer Richtung zu verhindern, ist am Stützrohr 9 ein Haltevorsprung 12 in Form eines Noppens ausgebildet.
Die Halterung besteht aus einem nichtleitenden Material, beispielsweise Glas, Quarzglas oder Keramik.
Zunächst wird das Entladungsgefäß 2 auf der dem Sockelbereich gegenüberliegenden Stirnwandung 4 geschlossen, wobei das Stützrohr 9 in einer zentrischen Öffnung 8 in der Stirnwandung 4 dicht eingeschlossen und fixiert wird. Zur Bildung der Stirnwand 4 mit dem eingeschlossenen Stützrohr 9 wird das offene zylinderförmige Gefäß erhitzt und das Stützrohr 9 durch geeignete Hilfsmittel gehalten, während die Zylinderwandung unter der Wärmeeinwirkung nach innen einfällt. Dieser Verscliluß kann aber auch durch eine Quetschung erfolgen.
Anschließend wird die Wendel 6 innerhalb des Sockelbereichs beim vakuumdichten Verschließen des zylindrischen Entladungsgefäßes 2 mit eingequetscht (nicht sichtbar). Im Bereich der gegenüberliegenden Stirnwandung 4 wird sie durch das Stützrohr 9 gehalten.
Zum Aufbringen der Wendel 6 auf das Stützrohr 9 bzw. zum Einbringen des Stützrohrs 9 in die Wendel 6 wird die Wendel 6 auf das Stützrohr 9 aufgeschraubt, wobei sich der Haltevorsprung 12 zwischen den Wendelgängen bewegt.
Das Stützrohr 9 wird gleichzeitig als Pumpstengel verwendet, indem durch das Stützrohr 9 das Entladungsgefäß 2 abgepumpt und über das Rohr 9 mit Gas befüllt wird. Bei längeren Entladungslampen ist es sinnvoll, daß entlang des Stützrohrs 9 in den Rohrseitenwänden mindestens eine, vorzugsweise mehrere Öffnungen 11 angeordnet sind, um ein schnelles und effektives Ab- pumpen des Entladungsgefäßes zu ermöglichen.
Selbstverständlich kann das Stützrohr 9 nicht nur in der Stirnwandung 4 gehalten werden, sondern sich längs durch das gesamte Entladungsgefäß 2 bis in den Sockelbereich 5 hindurch erstrecken und gegebenenfalls auch in der Stirnwandung im Sockelbereich 5 befestigt sein, beispielsweise bei der Produktion gleich mit eingepreßt werden. Bei der Wendel 6 kann es sich wie im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Drahtwendel handeln. Alternativ kann die Wendel jedoch auch auf das Stützrohr 9 mittels einer leitfähigen Paste, beispielsweise Gold- oder Platinpaste oder ähnlichem, aufgebracht sein. Im Falle eines durchgehenden Stützrohrs 9, welches im Sockelbereich mit eingequetscht wird, ist es vorteilhaft, wenn die Elektrode 6 im Quetschbereich von einem Draht oder einer Metallfolie gebildet wird und innerhalb des Entladungsgefäßes 2 oberhalb der Quetschstelle die Elektrode dann aus der strukturierten, leitfähigen Beschichtung auf dem Stützrohr 9 besteht, wobei selbstverständlich der untere aus Draht oder der Metallfolie bestehende Bereich der Wendel und der obere Bereich der Wendel entsprechend untereinander kontaktiert sind.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Halterung ist es möglich, Lampen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 in nahezu beliebiger Länge herzustellen. Derzeit sind ohne eine solche Halterung maximal Längen von 20 cm produzierbar, ohne daß ein sicherer Sitz der Elektrode 6 gefährdet ist. Versuchsweise werden derzeit auf die erfindungsgemäße Weise Lampen mit einer Länge von mehr als 85 cm hergestellt.
Die Figuren 2-5 zeigen jeweils alternative Ausführungsbeispiele für eine Halterung.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Stützrohr 9 relativ lang. Bei einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Stützrohr nur ca. 2 cm lang und unterstützt eine ca. 12 cm lange Wendel nur im Endbereich.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen hakenförmigen Abstandshalter 14, welcher an einem Ende an der Gefäßwandung 3 befestigt, beispielsweise festgeschmolzen ist und das Stütz- röhr 9 zusätzlich quer zur Erstreckungsrichtung fixiert. Um auf diese Weise das Stützrohr 9 mit der Wendel 6 auf einer längeren Strecke sicher zu halten, können entlang der Längserstreckungsrichtung mehrere solcher Abstands- halter 14 angeordnet sein, wobei diese auch vorteilhafterweise radial in unterschiedliche Richtungen nach außen verlaufen. Ein günstiger Abstand solcher Abstandshalterhäkchen 14 zueinander liegt bei ca. 15 cm.
Figur 3 zeigt als Abstandshalter eine durchgehende Haltescheibe 15, durch die in der Mitte das Stützrohr 9 mit der Wendel 6 verläuft. Diese Haltescheibe 15 stützt das Stützrohr 9 mit der Wendel 6 zusätzlich zu allen Seiten gegenüber den Gefäßwänden 3 ab.
Figur 4 zeigt eine Halterung in Form von zwei in der Längsrichtung der Wendel 6 hintereinander verlaufenden Haltestäben 16, 17, welche sich je- weils quer durch das Entladungsgefäß 3 von einer Wandseite zur anderen erstrecken. Diese Haltestäbe sind an mindestens einer Seite an der Wandung 3 befestigt, beispielsweise festgeschmolzen. Mindestens einer dieser Haltestäbe 16, 17 ist als hohler Pumpstengel 17 ausgebildet, der an einer Stelle mit einem Abschnitt 19 aus dem Entladungsgefäß 2 herausragt und im Entla- dungsgefäß 2 mindestens eine, vorzugsweise mehrere, Öffnungen 20 aufweist. Auch bei dieser Version ist es sinnvoll, wenn mehrere solcher Stäbe 16, 17 in der Längserstreckung der Wendel 6 hintereinander verwendet werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 wird wiederum ein axial verlaufendes Stützrohr 9 verwendet. Dieses axial verlaufende Stützrohr 9 wird von mehreren radial verlaufenden Querstützen 18, welche sich zwischen dem Stützrohr 9 und der Seitenwandung 3 des Entladungsgefäßes 2 erstrek- ken, gestützt.
Bei einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft das axial verlaufende Stützrohr nicht innerhalb der Wendel 6 sondern außerhalb der Wendel 6. Somit ist auch die innere wendeiförmige Elektrode 6 vom Entladungsraum durch ein Dielektrikum, nämlich die Wandung des Stützrohrs, getrennt. Eine derartige Lampe bietet sich für einen bipolaren Betrieb an. Eine weitere Alternative besteht darin, die Elektrode vollkommen mit dielektrischem Material zu umgeben, beispielsweise die Elektrode in dielektrisches Material einzuschmelzen. Hierbei kann die Elektrode wiederum eine beliebige Form aufweisen. In diesem Fall wird die Elektrode quasi in die Hal- terung integriert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Entladungslampe (1) mit einem mit einem Entladungsmedium gefüllten Entladungsgefäß (2) und mit einer im Entladungsgefäß (2) von den Gefäßwänden (3) beabstandet verlaufenden Elektrode (6), wobei bei der Herstellung des Entladungsgefäßes (2) ein Pumpstengel am Entladungsgefäß (2) angebracht wird, durch welchen das Entladungsgefäß (2) evakuiert und/ oder mit dem Entladungsmedium befüllt wird, und welcher anschließend dicht verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Entladungsgefäß (2) eine Halterung (10, 14 - 18) aus nichtleitendem Material angeordnet wird, welche die Elektrode (6) an einer vorgegebenen Position im Entladungsgefäß (2) fixiert, und diese Halterung (10, 14 - 18) oder ein Teil dieser Halterung (10, 14 - 18) als Pumpstengel oder Teil eines Pumpstengels ausgebildet und verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Pumpstengel dienende Teil der Halterung (10) in Form eines Rohrs (9) ausgebildet wird, welches mit einem Ende durch eine Wandung (4) des Entladungsgefäßes (2) in das Entladungsgefäß (2) hineinragt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Wandungen des Rohrs (9) entlang seiner Längserstreckung im Entla- dungsgefäß (2) eine die Rohrwandung durchdringende Öffnung (11) eingebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (6) eine längliche, sich im wesentlichen in eine Haupterstrek- kungsrichtung erstreckende Form aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (10) ein langgestrecktes in der Haupt- erstreckungsrichtung der Elektrode (6) verlaufendes Stützelement (10) aufweist, welches die Elektrode (6) auf mindestens einem Teilbereich unterstützt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stütz- element (10) als Stützrohr (9) ausgebildet ist, welches als Pumpstengel verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (6) und/ oder das Stützelement (10) so angeordnet werden, daß die Elektrode (6) zumindest auf einem Teilbereich ihrer Längs- erstreckung wendeiförmig um das Stützelement (10) herum verläuft.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Entladungsgefäß (2) zylinderförmig ist und die Elektrode (6) und/oder das Stützelement (10) entlang der Zylinderachse ausgerichtet werden.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) von einer einem Lampensockel (5) gegenüberliegenden Stirnseite in das Entladungsgefäß (2) hineingeführt und in oder an der Stirnwand (4) befestigt wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Stützelement (10) mit einem sich quer zur Längsrichtung des Stützelements erstreckenden Haltevorsprung (12) oder einer Halteausnehmung versehen wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Halterung oder Teil der Halterung zwischen der Elek- trode (6) und/ oder einem Stützelement (9, 10) und einer Gefäßwan- dung (3) ein sich quer zur Haupterstreckungsrichtung erstreckender Abstandshalter (14, 15) angeordnet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandshalter (15) eine quer zur Haupterstreckungsrichtung der Elektro- de (6) angeordnete, sich zwischen den Gefäßwänden (3) erstreckende
Haltescheibe (15) verwendet wird, durch welche die Elektrode (6) und das Stützelement (9, 10) an einer vorgegebenen Position hindurch verläuft.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Elektrode in Form einer strukturierten, leitfähigen Beschichtung auf die Halterung aufgebracht wird.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode zumindest teilweise innerhalb zumindest eines Teils der Halterung angeordnet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode zumindest teilweise innerhalb eines Stützrohres angeordnet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode zumindest auf einem Teilbereich ihrer Lampenstreckung wendeiförmig innerhalb des Stützrohrs verlaufend angeordnet wird.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung aus Glas, Quarzglas oder Keramik hergestellt wird.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungslampe (1) für dielektrisch behinderte Ent- ladungen ausgelegt wird.
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