EP1589563A2 - Dielektrische Barriere-Entladungslampe mit Aussenelektroden und Beleuchtungssystem mit dieser Lampe - Google Patents

Dielektrische Barriere-Entladungslampe mit Aussenelektroden und Beleuchtungssystem mit dieser Lampe Download PDF

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EP1589563A2
EP1589563A2 EP05005987A EP05005987A EP1589563A2 EP 1589563 A2 EP1589563 A2 EP 1589563A2 EP 05005987 A EP05005987 A EP 05005987A EP 05005987 A EP05005987 A EP 05005987A EP 1589563 A2 EP1589563 A2 EP 1589563A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
dielectric barrier
discharge lamp
barrier discharge
inner piston
lamp according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05005987A
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French (fr)
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EP1589563A3 (de
Inventor
Walter Danner
Gerhard Dr. Döll
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.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Publication of EP1589563A2 publication Critical patent/EP1589563A2/de
Publication of EP1589563A3 publication Critical patent/EP1589563A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • H01J65/046—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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/02—Masks
    • A62B18/025—Halfmasks
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/05—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
    • A41D13/11—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres
    • A41D13/1107—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres characterised by their shape
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
    • A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators
    • A62B23/025—Filters for breathing-protection purposes for respirators the filter having substantially the shape of a mask

Definitions

  • the invention is based on a dielectric barrier discharge lamp.
  • the electrodes are covered by a dielectric of the discharge medium located inside the discharge vessel separated.
  • the electrodes can either all within, all outside or the electrode (s) one polarity inside and the other (s) be arranged outside the discharge vessel.
  • electrodes - in the following also as external electrodes denotes - the wall of the discharge vessel acts as a dielectric Barrier. If all electrodes are arranged inside the discharge vessel are - hereinafter also referred to as internal electrodes - must However, at least one electrode or the electrodes of a polarity a dielectric, for example by a dielectric coating, from Be separated inside the discharge vessel.
  • dielectric barrier discharge lamps are characterized by the dielectric Disabled gas discharge Radiation power in the UV (ultraviolet) range including the so-called VUV (Vacuum Ultraviolet) range (with wavelengths under 200 nm), which are used in lamps for lighting applications about phosphors or phosphor blends in radiant powers be converted in the visible range.
  • VUV Vauum Ultraviolet
  • the UV radiation itself is also used in applications.
  • the object of the present invention is to provide one with regard to the above disadvantages described improved dielectric barrier discharge lamp provide.
  • a dielectric barrier discharge lamp with a discharge vessel and at least two electrodes thereby in that the discharge vessel has an outer bulb and a Inner piston comprises, the inner piston disposed within the outer bulb is, the inner piston and the outer bulb gas-tightly interconnected are, whereby between inner and outer piston with a discharge medium filled discharge space is formed, the electrodes on the remote from the discharge space outside of the wall of the inner piston are arranged.
  • the invention is based on the finding that it is advantageous on the one hand is to a dielectric barrier discharge lamp with external electrodes too realize, because of the simple production of the electrodes without dielectric Coating and easy contacting of the electrodes with a Operating gear, without the need for a gas-tight power feedthrough to have to accept that then on the other hand, the outer electrodes also protected against contact and possibly further external influences should be.
  • the solution according to the invention provides - in simplified terms - that the discharge vessel from an outer bulb and arranged therein, preferably tubular Inner piston with a smaller diameter made gas-tight and that the electrodes are on the outside of the discharge vessel wall but are arranged inside the inner piston.
  • the wall of the Inner piston spans namely a cavity, the kind of a kind Invagination forms in the discharge vessel in which the outer electrodes are located.
  • the external electrodes are inadvertent Access protected.
  • the cavity at least from one or both end faces the lamp is accessible can be preferably strip or line-shaped electrodes easily on the side facing away from the discharge space Apply outside of the inner piston, preferably parallel to Longitudinal axis of the inner piston oriented.
  • the electrodes are preferred with respect to arranged uniformly distributed the circumference of the inner piston.
  • the electrodes can be easily connected via suitable power supply an electrical supply device, preferably for in the US 5,604,410 disclosed pulsed operation is designed, connect and Although without elaborate gas-tight power feedthrough.
  • this part is compared Saved to the volume covered by the outer bulb. This is even more true, as the distance between the wall of the inner piston and the wall of the outer bulb at least in partial areas of the discharge vessel less or even significantly smaller than the inside diameter of the inner piston is, typically only a few millimeters.
  • the tubular inner piston and the tubular Outer bulb of equal length sits concentrically inside the outer bulb and is gas-tight with the latter at both ends connected.
  • the two pistons at one end of the discharge vessel of the tubular inner piston shorter than the tubular outer bulb. There are the two pistons each closed with a dome-shaped dome. At the other End of the discharge vessel, both pistons are gas-tight with each other connected.
  • a pear-shaped outer bulb In the case of a pear-shaped outer bulb is the tubular inner piston closed at one end with a dome-shaped dome and at his other end gas-tightly connected to the pear-shaped outer bulb.
  • the inside of the discharge vessel wall is coated with a phosphor or phosphor mixture.
  • the inside of the wall of the inner piston optionally also the conical part in the pear-shaped outer bulb, provided with a reflective layer, for example of Al 2 O 3 , TiO 2 or MgO.
  • the reflection layer increases the usable luminous flux.
  • the lamp according to the invention can at least one side with a Base, in the case of general lighting e.g. with a conventional one Edison screw cap, be provided, which the cavity with the therein Outer electrodes closes.
  • a Base in the case of general lighting e.g. with a conventional one Edison screw cap, be provided, which the cavity with the therein Outer electrodes closes.
  • FIGS 1 a and 1b show a schematic representation of a partial longitudinal section and a cross section along the line AB through a dielectric barrier discharge lamp according to the invention for general lighting.
  • the lamp consists essentially of an elongate discharge vessel 1 made of glass and a screw base 2, which is mounted at one end of the discharge vessel 1.
  • the discharge vessel 1 has a tubular outer bulb 3 and a likewise concentric tubular inner piston 4 arranged therein.
  • the inner piston 4 is shorter than the outer bulb 3.
  • the two pistons 3, 4 each with a dome-shaped dome 5, 6 are closed.
  • the two pistons 3, 4 are gas-tightly connected to each other via a ring-shaped portion 7.
  • a volume 8 which is annular in cross-section and which is filled with 15 kPa xenon and 35 kPa neon as the discharge medium.
  • Xe 2 * excimers which emit molecular band radiation with a maximum at approximately 172 nm, arise within the discharge vessel 1, in particular.
  • the outer diameter of the inner piston 4 is about 1.0 cm and the inner diameter of the outer bulb 3 is about 2.5 cm, ie the gap width is only 7.5 mm and consequently the discharge vessel volume or the gas volume required for the discharge medium is relative low.
  • a reflective layer 9 of Al 2 O 3 is applied on the inside of the inner piston 4, ie on the side facing the discharge medium.
  • a white light-phosphor mixture layer 10 is applied on this reflection layer 9 and on the remaining inner side of the discharge vessel 1. This converts the above-mentioned Xe 2 * excimer radiation into visible white light.
  • four strip-shaped electrodes 11a - 11d of width 1.0 mm are applied on the outside of the inner piston 4.
  • the strip-shaped electrodes 11a-11d extend parallel to the longitudinal axis of the inner piston 4 and substantially along the entire length of the inner piston 4.
  • the four electrodes 11a-11d are uniformly distributed over the circumference of the inner piston 4, ie arranged at a constant mutual distance.
  • the electrodes 11a-11d are connected to an electronic ballast 13, which is integrated in the screw base 2.
  • the ballast may also be integrated into the cavity enclosed by the outside of the inner piston (not shown).
  • this dielectric barrier discharge lamp is suitable for use in conventional luminaires due to the integrated ballast and the Edison screw base.
  • the ballast 13 is designed for the pulsed operating method disclosed in the already mentioned US Pat. No. 5,604,410. Further details can be found in US Pat. No. 6,323,600.
  • FIGS. 1a, 1b show schematically a partial longitudinal section through a second Embodiment of a dielectric barrier discharge lamp according to the invention.
  • This embodiment is externally similar to a conventional one Light bulb. Same features as in the lamp in Figures 1a, 1b are provided with the same reference numerals.
  • the outer bulb 14 is on the side of the base 2 by means of a ring-shaped portion 7 with the socket side End of the tubular inner piston 4 connected gas-tight.
  • the inner piston In a not shown variant is in addition to the inside of the inner piston also the inside of the conical part of the outer bulb with a reflection layer Mistake. As a result, a conical directivity of the achieved radiated light.
  • FIGS 3a and 3b show a schematic representation of a longitudinal section and a cross section along the line AB through an inventive Dielectric barrier discharge lamp for UV irradiation.
  • the lamp is also filled with xenon, but has no Phosphor layer on.
  • the discharge vessel consists essentially of a tubular outer piston 15 and a coaxially disposed therein tubular inner piston 16.
  • the two pistons 15, 16 are each at both Ends by means of an annular portion 17, 18 gas-tight with each other connected.
  • On the inside of the inner piston 16 are four strip-shaped Electrodes 19 applied from silver.
  • the lamp may e.g. in a special intended luminaire or process chamber (not shown) be installed, in which also realized the power supply for the electrodes is.

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Abstract

Bei einer dielektrischen Barriere-Entladungslampe ist das Entladungsgefäß (1) aus einen Außenkolben (3) und einen innerhalb des Außenkolbens angeordneten Innenkolben (4) zusammengesetzt, wodurch zwischen Innen- und Außenkolben ein mit einem Entladungsmedium gefüllter Entladungsraum (8) bebildet ist. Auf der dem Entladungsmedium abgewandten Außenseite der Wand des Innenkolbens (4) sind streifenförmige Elektroden (11) angeordnet. Da auf Innenelektroden mit dielektrischer Beschichtung sowie gasdichte Stromdurchführung verzichtet wird, vereint dieses Konzept einfache Fertigung mit Schutz der Außenelektroden, z.B. vor Berührung.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung geht von einer dielektrischen Barriere-Entladungslampe aus.
Bei dieser Art von Lampe sind die Elektroden durch ein Dielektrikum von dem im Innern des Entladungsgefäßes befindlichen Entladungsmedium getrennt. Dabei können prinzipiell die Elektroden entweder alle innerhalb, alle außerhalb oder die Elektrode(n) einer Polarität innerhalb und die andere(n) außerhalb des Entladungsgefäßes angeordnet sein. Für außerhalb des Entladungsgefäßes angeordnete Elektroden - im Folgenden auch als Außenelektroden bezeichnet - wirkt die Wand des Entladungsgefäßes als dielektrische Barriere. Falls alle Elektroden innerhalb des Entladungsgefäßes angeordnet sind - im Folgenden auch als Innenelektroden bezeichnet -, muss allerdings zumindest eine Elektrode bzw. die Elektroden einer Polarität durch ein Dielektrikum, beispielsweise durch eine dielektrische Beschichtung, vom Innern des Entladungsgefäßes getrennt sein. Durch diese dielektrische Barriere entsteht im Betrieb eine sogenannte einseitig dielektrisch behinderte Entladung. Alternativ können auch sämtliche Innenelektroden mit einer dielektrischen Beschichtung versehen sein. Dann handelt es sich um eine beidseitig dielektrisch behinderte Entladung. Letzteres trifft insbesondere auch auf den hier interessierenden Fall zu, dass sämtliche Elektroden außerhalb des Entladungsgefäßes angeordnet sind.
In dielektrischen Barriere-Entladungslampen werden durch die dielektrisch behinderte Gasentladung Strahlungsleistungen im UV(Ultraviolett)-Bereich einschließlich des sogenannten VUV(Vakuum-Ultraviolett)-Bereichs (mit Wellenlängen unter 200 nm) erzeugt, die bei Lampen für Beleuchtungsanwendungen über Leuchtstoffe oder Leuchtstoffmischungen in Strahlungsleistungen im sichtbaren Bereich umgewandelt werden. Bei bestimmten technischen Einsatzzwecken findet aber auch die UV-Strahlung selbst Anwendung.
Stand der Technik
In der Schrift US 5 604 410 ist eine auf der dielektrisch behinderten Entladung basierende kompakte Leuchtstofflampe mit einer Weißlicht-Leuchtstoffmischung beschrieben, die mit einer besonders effizienten gepulsten Betriebsweise betrieben wird. Im Innern des zylindrischen Entladungsgefäßes befindet sich als Entladungsmedium das Edelgas Xenon und außerdem eine stabförmige Metallelektrode. Auf der Außenseite des Entladungsgefäßes sind vier streifenförmige Elektroden parallel zur stabförmigen Metallelektrode orientiert angebracht. Nachteilige sind zum einen die im Verlaufe der Lampenlebensdauer zunehmenden Sputterschäden an der inneren Metallelektrode sowie der Fertigungsaufwand für die gasdichte Metalldurchführung für die stabförmige Metallelektrode. Zum anderen besteht bei den Außenelektroden das Problem des Berührungsschutzes und der unabsichtlichen Beschädigung, insbesondere beim Einschrauben der Schraubsockel-Lampe in eine Leuchte. Nachteilig ist außerdem das große (Tot)Volumen des Entladungsgefäßes, da das Füllgas Xenon relativ teuer ist.
In der Schrift US-A 2002/0163306 ist eine rohrförmige Barriere-Entladungslampe mit linienförmigen Innenelektroden offenbart. Die mit einer Glasschicht abgedeckten Innenelektroden erstrecken sich längs der gesamten Innenwand des Entladungsrohrs und sind an einem Ende gasdicht nach Außen geführt. Dazu ist das Entladungsrohr an dem Ende der Elektrodendurchführungen mit Hilfe eines tellerförmigen Verschlusselements gasdicht verschlossen. Zu diesem Zweck wird das Entladungsrohr an diesem Ende mit einer Verengung versehen, die den Rand des tellerförmigen Verschlusselements ringförmig umschließt. Danach werden die Verengung und das tellerförmige Verschlusselement gasdicht miteinander verschmolzen, wobei die Innenelektroden durch diese Verschmelzung hindurch nach außen geführt sind. Nachteilig ist der zusätzliche Fertigungsaufwand für die auf den Innenelektroden erforderliche Glasschicht als dielektrische Barriere sowie für die gasdicht Elektrodendurchführung.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hinsichtlich der vorstehend geschilderten Nachteile verbesserte dielektrische Barriere-Entladungslampe bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine dielektrische Barriere-Entladungslampe mit einem Entladungsgefäß und mindestens zwei Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß einen Außenkolben und einen Innenkolben umfasst, der Innenkolben innerhalb des Außenkolbens angeordnet ist, der Innenkolben und der Außenkolben gasdicht miteinander verbunden sind, wodurch zwischen Innen- und Außenkolben ein mit einem Entladungsmedium gefüllter Entladungsraum gebildet ist, die Elektroden auf der vom Entladungsraum abgewandten Außenseite der Wand des Innenkolbens angeordnet sind.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Außerdem wird Schutz für ein Beleuchtungssystem mit einer erfindungsgemäßen dielektrischen Barriere-Entladungslampe und einem elektrischen Versorgungsgeräts beansprucht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es zwar einerseits vorteilhaft ist, eine dielektrische Barriere-Entladungslampe mit Außenelektroden zu realisieren, wegen der einfachen Herstellung der Elektroden ohne dielektrische Beschichtung sowie einfachen Kontaktierung der Elektroden mit einem Betriebsgerät, ohne die Notwendigkeit für eine gasdichte Stromdurchführung in Kauf nehmen zu müssen, dass dann aber andererseits die Außenelektroden auch vor Berührung und eventuell weiteren äußeren Einflüssen geschützt werden sollten. Die erfindungsgemäße Lösung, die diese beiden Aspekte vereint, sieht - vereinfacht gesprochen - vor, dass das Entladungsgefäß aus einem Außenkolben und einem darin angeordneten, bevorzugt rohrförmigen Innenkolben mit kleinerem Durchmesser gasdicht zusammengesetzt ist und dass die Elektroden zwar auf der Außenseite der Entladungsgefäßwand aber innerhalb des Innenkolbens angeordnet sind. Die Wand des Innenkolbens umspannt nämlich einen Hohlraum, der gleichsam eine Art Einstülpung im Entladungsgefäß bildet, in dem sich die Außenelektroden befinden. Auf diese Weise sind die Außenelektroden vor unbeabsichtigtem Zugriff geschützt. Da der Hohlraum zumindest von einer oder beiden Stirnseiten der Lampe her zugänglich ist, lassen sich die vorzugsweise streifen-oder linienförmigen Elektroden problemlos auf der vom Entladungsraum abgewandten Außenseite des Innenkolbens aufbringen, bevorzugt parallel zur Längsachse des Innenkolbens orientiert. Bevorzugt sind die Elektroden bezüglich des Umfangs des Innenkolbens gleichverteilt angeordnet. Außerdem lassen sich die Elektroden problemlos über geeignete Stromzuführungen mit einem elektrischen Versorgungsgerät, das vorzugsweise für den in der US 5 604 410 offenbarten gepulsten Betrieb ausgelegt ist, verbinden und zwar ohne aufwändige gasdichte Stromdurchführung. Im Betrieb bilden sich im Entladungsraum in unmittelbarer Nähe der Innenseite des Innenkolbens zahlreiche Entladungen, wobei die einzelnen Entladungen von einer Elektrode zur nächstbenachbarten Elektrode anderer Polarität orientiert sind. Insofern ähnelt dies der in der US 5 994 849 beschriebenen Situation für Flachstrahler. Aufgrund dieser "flächenhaften" Entladung kann der Abstand zur gegenüberliegenden Wand des Entladungsgefäßes, d.h. zur Außenkolbenwand, relativ klein gewählt werden. Daraus resultiert ein weiterer Vorteil der speziellen Form des Entladungsgefäßes, nämlich die im Vergleich zu einem üblichen kolbenförmigen Gefäß deutliche Verringerung der benötigten Menge an Entladungsmedium, da lediglich der Raum zwischen dem Innenkolben und dem Außenkolben mit dem Entladungsmedium gefüllt ist. Die durch den Innenkolben gebildete hohlraumartige Einstülpung trägt nämlich nicht zum eigentlichen Entladungsgefäßvolumen bei. Vielmehr wird dieser Teil im Vergleich zu dem vom Außenkolben umfassten gesamten Volumen eingespart. Dies gilt umso mehr, als der Abstand zwischen der Wand des Innenkolbens und der Wand des Außenkolbens zumindest in Teilbereichen des Entladungsgefäßes geringer oder sogar deutlich geringer als der Innendurchmesser des Innenkolbens ist, typisch nur wenige Millimeter.
Für den Außenkolben sind prinzipiell verschiedene Formen geeignet, insbesondere auch die von Glühlampen her bekannte Birnenform oder eine rohrförmige Gestalt.
Im einfachsten Fall sind der rohrförmige Innenkolben und der rohrförmige Außenkolben gleich lang. Dabei sitzt der Innenkolben konzentrisch innerhalb des Außenkolbens und ist mit letzterem jeweils an beiden Enden gasdicht verbunden. In einer Variante ist an einem Ende des Entladungsgefäßes der rohrförmige Innenkolben kürzer als der rohrförmige Außenkolben. Dort sind die beiden Kolben jeweils mit einer domartigen Kuppe verschlossen. Am anderen Ende des Entladungsgefäßes sind beide Kolben miteinander gasdicht verbunden.
Im Falle eines birnenförmigen Außenkolbens ist der rohrförmige Innenkolben an einem Ende mit einer domartigen Kuppe verschlossen und an seinem anderen Ende mit dem birnenförmigen Außenkolben gasdicht verbunden.
Für Anwendungen, bei denen nicht UV-Strahlung sondern sichtbares Licht benötigt wird, insbesondere für die Allgemeinbeleuchtung, ist die Innenseite der Entladungsgefäßwand mit einem Leuchtstoff oder Leuchtstoffgemisch beschichtet. Außerdem ist vorzugsweise die Innenseite der Wand des Innenkolbens, optional auch der konische Teil beim birnenförmigen Außenkolben, mit einer Reflexionsschicht, z.B. aus Al2O3, TiO2 oder MgO versehen. Die Reflexionsschicht erhöht den nutzbaren Lichtstrom.
Außerdem kann die erfindungsgemäße Lampe zumindest einseitig mit einem Sockel, im Falle der Allgemeinbeleuchtung z.B. mit einem herkömmlichen Edison-Schraubsockel, versehen sein, der den Hohlraum mit den darin befindlichen Außenelektroden verschließt. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass dann die Außenelektroden außer vor Berührung auch vor sonstigen äußeren Einflüssen, beispielsweise Feuchtigkeit geschützt sind. Außerdem lässt sich das für den oben bereits erwähnten bevorzugten Impulsbetrieb notwendige elektronische Vorschaltgerät unter Umständen in diesem Sockel integrieren.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass das erfindungsgemäße Konzept einfache Fertigung, nämlich unter Verzicht auf Innenelektroden mit dielektrischer Beschichtung sowie gasdichte Stromdurchführung, mit Schutz der Außenelektroden, z.B. vor Berührung, vereint.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 a
einen teilweisen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen dielektrischen Barriere-Entladungslampe mit zylindrischem Entladungsgefäß,
Fig. 1b
einen Querschnitt durch die Lampe aus Fig. 1a entlang der Linie AB,
Fig. 2
einen teilweisen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen dielektrischen Barriere-Entladungslampe mit birnenförmigem Entladungsgefäß,
Fig. 3a
einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen dielektrischen Barriere-Entladungslampe,
Fig. 3b
einen Querschnitt durch die Lampe aus Fig. 3a entlang der Linie AB.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figuren 1 a und 1b zeigen in schematischer Darstellung einen teilweisen Längsschnitt sowie einen Querschnitt entlang der Linie AB durch eine erfindungsgemäße dielektrische Barriere-Entladungslampe für die Allgemeinbeleuchtung. Die Lampe besteht im wesentlichen aus einem länglichen Entladungsgefäß 1 aus Glas und einem Schraubsockel 2, der an einem Ende des Entladungsgefäßes 1 montiert ist. Das Entladungsgefäß 1 weist einen rohrförmigen Außenkolben 3 und einen darin konzentrisch angeordneten ebenfalls rohrförmigen Innenkolben 4 auf. Am sockelfernen Ende des Entladungsgefäßes 1 ist der Innenkolben 4 kürzer als der Außenkolben 3. Dort sind die beiden Kolben 3, 4 jeweils mit einer domartigen Kuppe 5, 6 verschlossen. Am anderen Ende des Entladungsgefäßes 1 sind die beiden Kolben 3, 4 über einen ringtellerförmigen Abschnitt 7 miteinander gasdicht verbunden. Auf diese Weise ist zwischen Innenkolben 4 und Außenkolben 3 ein im Querschnitt ringspaltförmiges Volumen 8 gebildet, das mit 15 kPa Xenon und 35 kPa Neon als Entladungsmedium gefüllt ist. Während des Lampenbetriebs entstehen innerhalb des Entladungsgefäßes 1 insbesondere Xe2*-Excimere, welche eine Molekülbandenstrahlung mit einem Maximum bei ca. 172 nm emittieren. Der Außendurchmesser des Innenkolbens 4 beträgt ca. 1,0 cm und der Innendurchmesser des Außenkolbens 3 beträgt ca. 2,5 cm, d.h. die Spaltweite beträgt lediglich 7,5 mm und folglich ist auch das Entladungsgefäßvolumen bzw. das für das Entladungsmedium benötigte Gasvolumen relativ gering. Auf der Innenseite des Innenkolbens 4, d.h. auf der dem Entladungsmedium zugewandten Seite, ist eine Reflexionsschicht 9 aus Al2O3 aufgetragen. Auf dieser Reflexionsschicht 9 sowie auf der restlichen Innenseite des Entladungsgefäßes 1 ist eine Weißlicht-Leuchtstoffgemischschicht 10 aufgebracht. Diese konvertiert die oben erwähnte Xe2 *-Excimerstrahlung in sichtbares weißes Licht. Auf der Außenseite des Innenkolbens 4, sind vier streifenförmige Elektroden 11a - 11d der Breite 1,0 mm aufgebracht. Die streifenförmigen Elektroden 11a - 11 d erstrecken sich parallel zur Längsachse des Innenkolbens 4 und im wesentlichen entlang der gesamten Länge des Innenkolbens 4. Außerdem sind die vier Elektroden 11a - 11d über den Umfang des Innenkolbens 4 gleichverteilt, d.h. mit konstantem gegenseitigen Abstand angeordnet. Über drahtförmige Stromzuführungen 12 sind die Elektroden 11a - 11 d mit einem elektronischen Vorschaltgerät 13 verbunden, das in dem Schraubsockel 2 integriert ist. Alternativ kann das Vorschaltgerät auch in den durch die Außenseite des Innenkolbens umfassten Hohlraum integriert sein (nicht dargestellt). In jedem Fall eignet sich diese dielektrische Barriere-Entladungslampe aufgrund des integrierten Vorschaltgerätes und des Edison-Schraubsockel für den Einsatz in herkömmliche Leuchten. Das Vorschaltgerät 13 ist für das in der bereits erwähnten US 5 604 410 offenbarte gepulste Betriebsverfahren ausgelegt. Weitere Details hierzu finden sich in der US 6 323 600.
Figur 2 zeigt schematisch einen teilweisen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen dielektrischen Barriere-Entladungslampe. Diese unterscheidet sich von der in den Figuren 1a, 1b dargestellten Lampe im wesentlichen durch den birnenförmigen Außenkolben 14. Damit gleicht diese Ausführungsform äußerlich einer konventionellen Glühlampe. Gleiche Merkmale wie bei der Lampe in den Figuren 1a, 1b sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Außenkolben 14 ist auf der Seite des Sockels 2 mit Hilfe eines ringtellerförmigen Abschnitts 7 mit dem sockelseitigen Ende des rohrförmigen Innenkolbens 4 gasdicht verbunden. In einer nicht dargestellten Variante ist zusätzlich zur Innenseite des Innenkolbens auch die Innenseite des konischen Teils des Außenkolbens mit einer Reflexionsschicht versehen. Dadurch wird eine kegelförmige Richtwirkung des abgestrahlten Lichts erzielt.
Die Figuren 3a und 3b zeigen in schematischer Darstellung einen Längsschnitt sowie einen Querschnitt entlang der Linie AB durch eine erfindungsgemäße dielektrische Barriere-Entladungslampe für die UV-Bestrahlung. Zu diesem Zweck ist die Lampe ebenfalls mit Xenon gefüllt, weist aber keine Leuchtstoffschicht auf. Das Entladungsgefäß besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Außenkolben 15 und einem darin koaxial angeordneten rohrförmigen Innenkolben 16. Die beiden Kolben 15, 16 sind jeweils an beiden Enden mittels je einem ringförmigen Abschnitt 17, 18 gasdicht miteinander verbunden. Auf der Innenseite des Innenkolben 16 sind vier streifenförmige Elektroden 19 aus Silber aufgebracht. Die Lampe kann z.B. in eine eigens dafür vorgesehene Leuchte oder Prozesskammer (nicht dargestellt) eingebaut werden, in der auch die Stromzuführung für die Elektroden realisiert ist.

Claims (16)

  1. Dielektrische Barriere-Entladungslampe mit einem Entladungsgefäß und mindestens zwei Elektroden, dadurch gekennzeichnet, dass
    das Entladungsgefäß (1) einen Außenkolben (3) und einen Innenkolben (4) umfasst,
    der Innenkolben (4) innerhalb des Außenkolbens (3) angeordnet ist,
    der Innenkolben (4) und der Außenkolben (3) gasdicht miteinander verbunden sind, wodurch zwischen Innen- und Außenkolben ein mit einem Entladungsmedium gefüllter Entladungsraum (8) gebildet ist,
    die Elektroden (11) auf der vom Entladungsraum abgewandten Außenseite der Wand des Innenkolbens (4) angeordnet sind.
  2. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach Anspruch 1, wobei der Innenkolben (4) eine rohrförmige Gestalt aufweist.
  3. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Außenkolben (3) eine rohrförmige Gestalt aufweist.
  4. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach Anspruch 3, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen, wobei der rohrförmige Innenkolben (16) und der rohrförmige Außenkolben (15) gleich lang, und zueinander konzentrisch angeordnet sind und wobei beide Kolben (15, 16) an ihren beiden Ende miteinander verbunden sind.
  5. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach Anspruch 3, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen, wobei an einem Ende des Entladungsgefäßes (1) der rohrförmige Innenkolben (4) kürzer als der rohrförmige Außenkolben (3) ist, beide Kolben (3, 4) dort jeweils mit einer domartigen Kuppe (5, 6) verschlossen sind und am anderen Ende beide Kolben (3, 4) miteinander verbunden sind.
  6. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Außenkolben (14) eine birnenförmige Gestalt aufweist.
  7. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach Anspruch 6, sofern auf Anspruch 2 rückbezogen, wobei der rohrförmige Innenkolben (4) an einem Ende mit einer domartigen Kuppe (6) verschlossen ist und an seinem anderen Ende mit dem birnenförmigen Außenkolben (14) verbunden ist.
  8. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Innenseite der Entladungsgefäßwand zumindest teilweise mit Leuchtstoff (10) beschichtet ist.
  9. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Innenseite zumindest der Wand des Innenkolbens (4) mit einer Reflexionsschicht (9) versehen ist.
  10. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Entladungsgefäß (1) mit Xenon oder mit einem Xenon-haltigen Gasgemisch gefüllt ist.
  11. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Abstand zwischen der Wand des Innenkolbens (4) und der Wand des Außenkolbens (3) zumindest in Teilbereichen des Entladungsgefäßes geringer als der Innendurchmesser des Innenkolbens (4), typisch wenige Millimeter, insbesondere weniger als ca. 10 Millimeter ist.
  12. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Elektroden (11) streifen- oder linienförmig und parallel zur Längsachse des Innenkolbens (4) orientiert sind.
  13. Dielektrische Barriere-Entladungslampe nach Anspruch 12, wobei die Elektroden (11) bezüglich des Umfangs des Innenkolbens (4) gleichverteilt angeordnet sind.
  14. Beleuchtungssystem mit mindestens einer dielektrischen Barriere-Entladungslampe mit den Merkmalen nach einem der vorstehenden Ansprüche und einem elektrischen Versorgungsgeräts (13).
  15. Beleuchtungssystem nach Anspruch 14, wobei das elektrische Versorgungsgerät innerhalb des durch die Außenseite der Wand des Innenkolbens definierten Hohlraums angeordnet ist.
  16. Beleuchtungssystem nach Anspruch 14, wobei die dielektrische Barriere-Entladungslampe einen Sockel (2) aufweist und das elektrische Versorgungsgerät (13) in dem Lampensockel (2) integriert ist.
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