Leuchtmittel und Betriebsverfahren dafür

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft das oberbegrifflich Beanspruchte und bezieht sich somit auf Leuchtmittel.

[0002] Als Leuchtmittel werden vorliegend Quellen von im Sichtbaren, im Ultravioletten oder im Infraroten liegender optischer Strahlung verstanden, die mit elektrischer Energie betrieben werden.

[0003] Prinzipiell ist es wünschenswert, Leuchtmittel mit einem vertretbaren Energieaufwand sehr hell zum Leuchten zu bringen. Bereits vorgeschlagen wurde, ein Gasvolumen durch Zuführung elektrischer Hochfrequenzenergie soweit zu erregen, dass ein leuchtendes Plasma entsteht.

[0004] Wenn bei Leuchtmitteln ein hochfrequentes Wechselfeld zur Anregung verwendet wird, ist zu beachten, dass das anregende Feld im gaserfüllten Raum, in welchem das Plasma gezündet wird, nicht an allen Stellen eine Stärke besitzt, die zur Plasmazündung ausreicht. Vielmehr hat das zur Plasmaerregung verwendete elektromagnetische Feld eine räumlich nur begrenzte Eindringtiefe, wenn das hochfrequente Wechselfeld in Transmission oder als Oberflächenwelle eingekoppelt wird, was sich besonders stark bei Lampen auswirkt, die mit Mittel- und Niederdruckplasmen mit Drücken bis zu einigen 100 mbar betrieben werden; derartige Lampen sind für industrielle Anwendungen von besonderer Bedeutung, als UV-Lampen, Energiesparlampen und Fluoreszenzstofflampen. Gerade bei Leuchtmitteln, in denen die Entladungsräume elektrodenfrei bleiben sollen oder - etwa zur Verwendung chemisch instabiler oder agressiver Substituenten - müssen, ist also die geringe Eindringtiefe der erregenden elektromagnetischen Wechselfelder zu beachten.

[0005] Die geringe Eindringtiefe bedingt eine vergleichsweise geringe Aufheizung des Gases im Entladungsraum. Wenn es mit einer gegebenen Leistung nicht gelingt, eine für eine Plasmaentladung ausreichende Temperatur im gesamten Entladungsraum zu gewährleisten, muss entweder eine höhere Leistung eingekoppelt werden oder ein Absinken des Wirkungsgrades in Kauf genommen werden.

[0006] Um ein Leuchtmittel gleichwohl mit hohem Wirkungsgrad betreiben zu können, sind bereits verschiedene Arten der Einkopplung vorgeschlagen worden.

[0007] So ist eine Vorrichtung zur Plasmaerregung mit Mikrowellen zum Beispiel aus der DE 103 35 523 B4 bekannt, in welcher eine Mikrowellenleiterzuleitung sich verzweigt und daran Stegelektroden gebildet sind, deren Länge zu einer Mikrowellenphasenverschiebung führt.

[0008] Eine weitere Mikrowellen verwendende Plasmaerzeugungsvorrichtung ist beispielsweise bekannt aus der US 4,908,492. Dort wird eine zylindrische HF-Leiteranordnung mit einem zylindrischen äußeren Leiter und einem wendelförmigen inneren Leiter vorgeschlagen, zwischen denen Mikrowellenenergie zugeführt wird. Innerhalb der wendelförmigen Spule soll ein Entladungsrohr angeordnet werden. Beschränkungen hinsichtlich der Abmessungen und der Form sollen eliminiert sein und es soll hinreichend viel Energie in das Gas beziehungsweise Plasma einkoppelbar sein. Erwähnt wird die Verwendung als Lichtquelle hoher Helligkeit und kurzer Wellenlänge für Zwecke optischer Reaktionen.

[0009] Aus der US 5,072,157 ist eine Entladungsröhrenanordnung mit einer Erregungsvorrichtung und mit einer Entladungsröhre bekannt, welche aus lichtdurchlässigem, dielektrischem Material gebildet ist. Die Erregungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, Oberflächenwellen in der Füllung der Entladungsröhre zu erregen. Dabei ist mindestens ein Impedanzanpassungsnetzwerk zwischen einer Einkopplungsstelle und einer Hochfrequenzleistungsquelle vorgesehen.

[0010] Aus der US 4,049,940 ist eine Vorrichtung bekannt, in welcher ein Plasma in einer Gassäule durch Erregung einer Oberflächenwelle mit Hochfrequenzenergie erzeugt wird. Das Oberflächenwellenerzeugungsmittel zur Hochfrequenzenergie-Einkopplung erstreckt sich nur über einen Teil der Gassäule und es wird soviel Leistung im erregenden elektrischen Feld zur Verfügung gestellt, dass sich das erzeugte Plasma über den entsprechenden Teil der Gassäule hinaus ausdehnt. In einem Ausführungsbeispiel ist die Gassäule in einem länglichen, isolierten Gehäuse umfasst, wobei eine erste metallische Röhre, die an beiden Seiten offen ist, und eine zweite Röhre, die die erste umgibt, so dass eine koaxiale Anordnung erhalten wird, vorgesehen sind.

[0011] Aus dem Aufsatz "Application of an antenna excited high pressure microwave discharge to compact discharge lamps" von M Kando, T. Fukaya, Y. Ohishi, T. Mizojiri, Y. Morimoto, M. Shido und T. Serita, in J. Phys. D: Appl. Phys. 41 (2008) 144026 (10pp) ist ein weiteres mit Mikrowellenenergie erregtes Leuchtemittel bekannt.

[0012] Die DE 10 2009 022 755 A1 beschreibt eine Hochfrequenzlampe für Nieder- und Hochdruckanwendungen, die Eigenschaften im Hinblick auf Wirkungsgrad, Emissionsspektrum, Kosten und Langlebigkeit zu verbessern sucht. Dazu soll bei einer Hochfrequenzlampe ein Hochfrequenzsignal über eine geschirmte HF-Leitungsschaltung in einen als Ionisationskammer bezeichneten Glaskolben eingekoppelt werden, wobei eine oder zwei Elektroden in eine mit Quarzglas umgebene und mit Gasen beziehungsweise gegebenenfalls Metalldämpfen und/oder Halogenen gefüllte Ionisationskammer ragen oder eine mit Quarzglas umgebene und mit Gasen und gegebenenfalls Metalldämpfen und/oder Halogenen und/oder Schwefel gefüllte Ionisationskammer von außen kontaktieren, um eine Ionisation zu bewirken. Diese bekannte Lampe soll angeblich als Hochdruck- wie auch als Niederdruckgasentladungslampe einsetzbar sein; sie will sich dadurch auszeichnen, dass sie je nach Auslegung einen kleinen punktförmigen oder einen großen kugelförmigen Ionisationsbereich mit großen Stromflüssen und somit hohen Farbtemperaturen mit einer Abdeckung bis zu mehreren Quadratdezimetern aufweist, so dass die Einstellung der Lichtleistung angeblich über einen großen Bereich variiert werden kann.

[0013] Erwähnt sei weiter die die KR 2004/0107335A. Diese zeigt eine von Kühlwasser durchströmte und damit besonders hohen Wärmeverlusten unterworfene UV-Lampe.

[0014] Die WO 03/ 047318A1 zeigt eine Lampe mit zentral angeordneter Einspeiseantenne. Es werden keine Angaben über die Bedingungen im Bereich der Einspeiseantenne gemacht. Gleiches gilt für E.M. Barkhudarov et al. in "Killing Bacteria present on surfaces in films or droplets using microwave UV lamps", ISSN 1573-0972.

[0015] In GB 2 400 975 A ist eine Lampe mit einem zwischen zwei koaxialen Zylindern angeordneten Entladungsraum bekannt, wobei der im inneren vorgesehene lichte Raum beidseits offen ist. Gleiches gilt für die Lampe gemäß DE 39 13 519 A, die ein Aushärtesystem für eine Faser zeigt.

[0016] Verwiesen sei zudem auch auf die JP HO6 203807, die JP 2004 127538A, die US 2004/004422A1 und die US 2011/279065A1. Verwiesen sei auch auf den Aufsatz "Compact Sulfur Lamps Operated by Antenna-Excited Microwave Discharge" von Takafumi Mizojiri, Mitsuru Ikeuchi, Yukihiro Morimoto, and Masashi Kando im Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 47, No. 10, 2008, pp. 8012-8016. Darin wird eine Schwefellampe mit über Antennen erregter Mikrowellenentladung beschrieben.

[0017] Weiter ist vom Erfinder der vorliegenden Anmeldung ein Leuchtmittel und ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtmittels vorgeschlagen worden, bei welchen hochfrequente Wellen in ein Gasvolumen zur Plasmaerzeugung und -erhaltung bei nur geringer Abschattung eingekoppelt werden, eine kleine Bauweise erreicht wird, eine breitbandige Transmissivität für Hochfrequenzwellen im Bauteil gewährleistet wird, der Eigenverbrauch beziehungsweise Leerlaufverbrauch sehr gering ist und die hochfrequente Welle ohne weiteres in das Innere des Leuchtmittels transportiert werden kann. Dazu soll bei einem Leuchtmittel mit einem Gasvolumen und einer koaxialen HF-Energie-Einkopplungsvorrichtung zur Erregung desselben mit Oberflächenwellen vorgesehen werden, dass die koaxiale HF-Energie-Einkopplungsvorrichtung einen in das Gasvolumen geführten Zentralleiter aufweist.

[0018] Obgleich die verschiedenen Einkopplungsvorrichtungen zum Teil einen Betrieb mit recht ordentlichem Wirkungsgrad ermöglichen, ist es wünschenswert, diesen weiter zu steigern und/ oder auch mit anderen Elektrodengeometrien usw. zu erhalten.

[0019] Im Hinblick darauf, dass die Temperatur im Entladungsraum des Leuchtmittels den Wirkungsgrad beeinflusst, ist auch schon vorgeschlagen worden, den Leuchtkörper mit einem Mittel zur Verringerung der Wärmeverluste zu versehen. Dabei wurde um den Entladungsraum herum ein Vakuum vorgesehen, um Wandverluste zu verringern. Dies ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, von High Intensity Discharge-Lampen bekannt. Durch die thermische Isolierung werden Konvektionsverluste am Lampenkörper verringert.

[0020] Weiter ist auch schon vorgeschlagen worden, dass Lampen aktiv gekühlt werden, was es erlaubt, sehr hohe Leistungen einzukoppeln und überdies zu einer thermischen Stabilisierung beiträgt. Die Kühlung von Lampenkörpern kann hierbei durch einen Fluidstrom erfolgen und ist beispielsweise gebräuchlich bei Anlagen zur UV-Aushärtung von Lacken.

[0021] Eine andere Art der thermischen Stabilisierung von Leuchtkörpern sieht vor, den Leuchtenkörper zu rotieren. Dies ist beispielsweise von Schwefellampen bekannt, bei denen das komplette Entladungsgefäß zur Vermeidung lokaler Überhitzungen in Rotation versetzt wird, was aber technisch aufwendig ist.

[0022] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Neues für die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.

[0023] Die Lösung dieser Aufgabe wird in unabhängiger Form beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.

[0024] Gemäß einem Grundgedanken der Erfindung wird somit eine Anordnung nach Anspruch 1 vorgeschlagen.

[0025] Ausgehend von der Erkenntnis, dass sich dann, wenn die Einkopplung wandnah erfolgt und am Ort der Einkopplung eine vergleichsweise hohe Temperatur herrscht, die kälteste Stelle eines Entladungsraums nach dem Stand der Technik nicht mehr zwingend an dessen Außenwandung befinden muss, wird eine Ausgestaltung des Leuchtmittels vorgeschlagen, die dazu beiträgt, die Temperatur der Gasentladung zu erhöhen beziehungsweise die Temperatur derselben zu stabilisieren.

[0026] Dazu wird ausgenutzt, dass ein vom Entladungsraum zumindest partiell umschlossener Raum geringere Wärmeverluste mit sich bringt. Einerseits wird nämlich die Konvektion verringert. Dies gilt selbst dann, wenn der umschlossene Raum nur partiell umschlossen ist. Selbst dann ist nämlich eine Wärmeabfuhr aus dem Bereich hoher Temperatur im Entladungsraum bereits schon wesentlich verringert, weil Teilchen aus dem Bereich besonders hoher Temperatur durch die Wand an der ungehemmten konvektiven und/oder Diffusionsbewegung in eine kältere Zone gehindert sind. Es sei zudem erwähnt, dass es sich bei dem umschlossenen Raum nicht zwingend um einen Hohlraum handeln muss. Vielmehr kann der umschlossene Raum auch mit Material gefüllt sein, etwa mit Glas oder einem anderen Material, wobei er vollständig oder partiell gefüllt sein kann. Es sei erwähnt, dass durch das Vorhandensein eines Festkörper-Materials zwar aufgrund der gegenüber einem Bereich mit Gas verringerten Drucks höheren Wärmekapazität gerade während einer Anlaufphase womöglich sogar mehr Wärmeenergie aus der Gasentladungszone abströmt, dass aber nach Aufwärmen des Zentralbereichs das Wärmegleichgewicht gerade durch die höhere Wärmekapazität besser stabilisiert wird. Damit ergeben sich insbesondere dann Vorteile, wenn die Gasentladung lange betrieben wird und ein anfängliches Anlaufverhalten unkritisch ist oder kompensiert werden kann. Es sei erwähnt, dass gegebenenfalls etwa Wandungen besonders dick gestaltet werden können, um so das Einbringen zusätzlichen Materials mit vom Gefäßkörper abweichenden Ausdehnungskoeffizienten und die damit verbundenen Nachteile vermeiden zu können und gleichwohl eine erhöhte Wärmekapazität vorzusehen.

[0027] Es findet also eine Stabilisierung der Temperatur im Leuchtmittelinneren statt. Auf diese Weise kann ohne bewegliche Teile bei einer elektrodenlosen Anregung ein besonders günstiger Betrieb ermöglicht werden. Diese Anordnung ist für Leuchtmittel geeignet.

[0028] Hingewiesen sei darauf, dass der vom Entladungsraum zumindest partiell umschlossene Raum geometrisch so ausgestaltet werden kann, dass sich in der Entladungskammer ein gewünschter Bereich ergibt, in welchem die Gasentladung stattfindet. Damit wird eine bestimmte Leistungsdichte ermöglicht. Dabei ist typisch keine separate Wärmezu- oder -abfuhr erforderlich.

[0029] Da der Raum vom Entladungsraum zumindest partiell umschlossen ist, wird zugleich der Wärmeverlust durch Abstrahlung minimiert, da zumindest ein Teil der in den zumindest partiell umschlossenen Raum gelangenden Wärmestrahlung wieder in den Entladungsraum zurück gelangt. Selbst dann, wenn die Begrenzungswand zwischen partiell umschlossenem Raum und Entladungsraum für die Wellenlänge der jeweiligen Wärmestrahlung nicht oder nicht vollständig transparent ist, wird sie sich erwärmen und dementsprechend Wärmestrahlung anderer Wellenlänge zumindest zum Teil an eine gegenüberliegende Begrenzungswand abgeben, so dass zumindest durch Re-Absorption eine Verringerung der Abstrahlung erhalten wird.

[0030] Es ist also nur durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Leuchtmittelkörpers und ohne Vorsehen zusätzlicher bewegter Teile möglich, die Temperatur im Gasentladungsinneren zu erhöhen und zu stabilisieren, eine gewünschte Leistungsdichte auch in elektrodenlosem Betrieb vorzusehen und einen insgesamt hohen Wirkungsgrad zu ermöglichen.

[0031] Es ist vorteilhaft, wenn im vom Entladungsraum zumindest partiell umschlossenen Raum ein Druck unterhalb des Atmosphärendrucks herrscht. In einem solchen Fall wird die Wärmeabfuhr von der Begrenzungswand durch Wärmeabfuhr noch weiter verringert, weil zunächst zur Ermöglichung eines Unterdrucks der vom Entladungsraum zumindest partiell umschlossene Raum gegen die Umgebung vollständig abgeschlossen sein muss, was konvektiven Wärmeaustausch noch weiter verringert. Überdies ist auch durch die Verringerung des Drucks selbst der konvektive Wärmeaustausch, zum Beispiel zu den Stirnflächen, reduziert. Es ist daher einsichtig, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn der vom Entladungsraum zumindest partiell umschlossene Raum ein Vakuumraum ist, bevorzugt mit einem Druck von weniger als 1/10 des Standard-Atmosphärendrucks. Aufgrund der stärkeren Ausprägung der beschriebenen Effekte ist es insbesondere bevorzugt, den Druck nicht über 1/100 des Standard-Atmosphärendrucks zu wählen; noch weiter bevorzugt ist es, einen Druck um oder unter 1/1000 des Atmosphärendrucks zu verwenden. Noch weiter verringerte Drücke sind verwendbar; allerdings sind die beschriebenen positiven Effekte dadurch nicht mehr wesentlich ausgeprägter, während gleichzeitig der technologische Aufwand steigt. Dass der umschlossene Raum gegebenenfalls mit einem bestimmten Gas unter verringertem Druck gefüllt sein kann, sei erwähnt.

[0032] Es ist vorteilhaft, wenn die Mittel zur Mikrowelleneinkopplung zum Erregen eines Plasmaleuchtens vorgesehen sind. Wie dargelegt, ist ungeachtet der oftmals geringen Eindringtiefe eine hohe Leistungsdichte durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erzielbar. Es ist zugleich erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Mikrowelleneinkopplung mit von Elektroden freiem Entladungsraum erfolgt, und zwar durch die äußere Wand des Entladungsraumes. Dies erlaubt es, die Wahl des im Entladungsraum vorhandenen Mediums unabhängig davon zu treffen, ob mit typischerweise für Elektroden verwendeten Materialien chemische Reaktionen auftreten. Dank der gleichzeitig durch die geometrische Auslegung möglichen Einstellung der Leistungsdichte eröffnet die Erfindung so auch hinsichtlich der Wahl des im Entladungsraum vorhandenen Mediums erhebliche Freiheiten, was etwa für die Erzielung eines bestimmten abzustrahlenden Spektrums ganz erhebliche Vorteile bietet. Es ist möglich, dass der Leuchtkörper aus Glas, Quarzglas und/oder Glaskeramik gebildet ist. Dies ist vorteilhaft, weil es die Verwendung per se lange bekannter und erprobter Materialien und entsprechend die Verwendung als per se zuverlässig bekannter Herstellungsverfahren erlaubt.

[0033] Es ist vorteilhaft, wenn der Entladungsraum zumindest partiell koaxial zum vom Entladungsraum zumindest partiell umschlossenen Raum angeordnet ist. Mit anderen Worten wird der umschlossene Raum zentral liegen und der Entladungsraum um ihn herum angeordnet werden. Dass eine zentrale Anordnung auch dort möglich ist, wo die Außenwand des Entladungsraums nicht zylindrisch ist, sondern zum Beispiel abgeflacht oder dergleichen, sei erwähnt.

[0034] Es sei als vorteilhaft auch erwähnt, dass der vom Entladungsraum zumindest partiell umschlossene Raum von diesem wenigstens einseitig, bevorzugt beidseitig vollständig umschlossen ist. So ergeben sich die Vorteile der Erfindung in besonderem Maß.

[0035] Die Erfindung wird im Folgenden nur beispielsweise mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In dieser ist dargestellt durch:

Fig.1 a-c

verschiedene erfindungsgemäße Anordnungen von Entladungsraum und davon zumindest partiell umschlossenem Raum;

Fig. 2

eine perspektivische Darstellung zur Ausführungsform von Fig. 1a.

[0036] Nach Fig. 1 umfasst ein Leuchtmittel einen Leuchtkörper, der einem Entladungsraum 1 und ein Mittel zur thermischen Stabilisierung 2 aufweist, das als ein vom Entladungsraum 1 zumindest partiell umschlossener Raum 2 gebildet ist.

[0037] Das Leuchtmittel 1 weist Außenelektroden auf (nicht dargestellt), die an der Außenwand des Entladungsraumes 1 in per se bekannter Weise angeordnet sind und hochfrequente Energie in die im Inneren des Entladungsraumes vorhandenen Substanzen einspeisen. Die Außenelektroden (nicht dargestellt) sind mit einer geeigneten Hochfrequenzleistungsquelle ausreichender Leistung verbunden.

[0038] In einem Ausführungsbeispiel wurde das Leuchtmittel zur Erzeugung einer Entladung etwa mit Indium-Argon gefüllt, um eine Entladung mit Indiumiodid als Carrier zum Erreichen der benötigten Partialdrücke des Indiums zu erreichen.

[0039] Der Leuchtkörper ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Quarzglas hergestellt.

[0040] In Fig. 1a ist dabei ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welchem ein zylindrischer Quarzglaskörper mit auf die Zylinderwand senkrechten Stirnflächen gebildet ist, die ebenfalls aus Quarzglas hergestellt sind. Im Inneren dieses Quarzglaskörper mit zylindrischer Außenwand ist nun ein mit dem äußeren Quarzglaskörper koaxialer Innenzylinder vorgesehen, der an seinen Stirnseiten ebenfalls von den senkrechten Endflächen aus Quarzglas abgeschlossen ist (in Fig. 2 nicht dargestellt) .

[0041] Damit ist durch die Zylinderwandung des koaxialen Innenzylinders und die senkrechten Endflächen aus Quarzglas ein geschlossener, zentraler Raum gebildet und durch die Zylinderwandung eine Begrenzungswand zwischen Entladungsraum 1 und dem von diesem zumindest partiell umschlossenen Raum 2 gebildet.

[0042] Es sei erwähnt, dass hier - wie insbesondere in den anderen Ausführungsbeispielen auch - die geometrische Auslegung so gewählt werden kann, dass sich ein bestimmter Gasentladungsquerschnitt ergibt und damit eine optimale Leistungsdichte verwendet werden kann.

[0043] Der vom Entladungsraum partiell umschlossene und gegen die Umgebungsatmosphäre durch diesen gemeinsam mit den senkrechten Endflächen aus Quarzglas vollständig gegen die Umgebungsatmosphäre verschlossene Raum ist evakuiert, hier - wie bevorzugt - auf einen Druck von weniger als 1/10 des Standard-Atmosphärendrucks.

[0044] Im Betrieb wird Leistung über die Außenelektroden in den Entladungsraum eingekoppelt, wo eine Plasmaentladung nahe der Außenwand stattfindet und dementsprechend nahe der Außenwand die höchsten Temperaturen herrschen.

[0045] Die durch die Hochfrequenzleistung erzeugte Plasmaentladung hat ihre heißeste Stelle entfernt von der Mittelachse des Zylinders. Aufgrund des Temperaturgradienten wird in Richtung der Mittelachse weniger Wärmestrahlung von anderen Bereichen empfangen als in diese abgegeben. Ein erheblicher Teil der in den vom Entladungsraum 1 partiell umschlossenen Raum 2 emittierten Strahlung wird diesen partiell umschlossenen Raum 2 aber so durchlaufen, dass er auf der gegenüberliegenden Seite wieder in den Entladungsraum 1 eintritt, wo die Strahlung überdies zum Teil wieder, zum Beispiel vom dort vorhandenen Plasma, absorbiert werden kann. Da der Druck im vom Entladungsraum 1 partiell umschlossenen Raum 2 gering ist, ist der sonst stattfindende konvektive Wärmetransport an die Endflächen aus Quarzglas darüber hinaus entsprechend unbeachtlich. Der Gesamtwärmeverlust der erfindungsgemäßen Anordnung ist somit gering. Der vom Entladungsraum 1 hier partiell umschlossene Raum dient somit der thermischen Stabilisierung und kann somit als Mittel zur thermischen Stabilisierung angesehen werden.

[0046] In der Ausführungsform von Fig. 1b ist eine der beiden Zylinderstirnflächen des Entladungsraums, die in Fig. 1a durch ebene runde Quarzglasplatten verschlossen sind, durch eine halbkugelförmige Rundung abgeschlossen. Zudem ist endseitig die Begrenzungswand zwischen dem Entladungsraum 1 und dem von diesem partiell umschlossenen Raum 2 ebenfalls durch eine halbkugelförmige Rundung fortgesetzt. Der Abstand zwischen Außenwand und Begrenzungswand ist im Bereich der halbkugelförmigen Rundung hier so groß gewählt wie am Zylindermantelbereich.

[0047] In Fig. 1c ist auch die zweite der beiden Zylinderstirnflächen, die in Fig. 1a durch ebene runde Quarzglasplatten verschlossen sind, durch einen halbkugelförmigen Abschluss des Entladungsraums ersetzt. Wiederum ist die Begrenzungswand zwischen dem Entladungsraum 1 und dem von diesem partiell umschlossenen Raum 2 ebenfalls durch eine halbkugelförmige Rundung gebildet. Wiederum ist auch der Abstand zwischen Außen- und Begrenzungswand im Bereich der halbkugelförmigen Rundungen hier so groß gewählt wie am Zylindermantelbereich. Es umschließt so im Ausführungsbeispiel von Fig. 1c der Entladungsraum 1 den thermisch stabilisierenden Raum 2 hier vollständig.

[0048] Es ergeben sich vergleichbare Effekte wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1a. Wiederum wirkt der vom Entladungsraum 1 umschlossene Raum 2 im Betrieb thermisch stabilisierend; die stabilisierende Wirkung ist dabei - entsprechend des vollständigeren Umschließens - aber sogar besser.

[0049] Zusammenfassend wurde somit vorstehend ein neues Leuchtmittel vorgeschlagen, bei welchem im Inneren des Entladungsraumes ein davon getrennter Raum zur thermischen Stabilisierung vorgesehen ist. Durch diesen wirken sich wiederum Variationen der Umgebungstemperatur weniger stark aus und Inhomogenitäten in der Entladung können zumindest reduziert werden. Dies gilt auch, wenn - wie bei Leuchtmitteln mit elektrodenfreien Entladungsräumen - die Annahme nicht mehr zutrifft, dass das Temperaturprofil ausgehend vom Mittelpunkt einer Entladung abfällt.

[0050] Durch Dimensionierung und Formgebung von Entladungsgefäß und Vakuumraum ist die sich bei einem Leuchtmittel ergebende Leistungsdichte der Anregungsleistung der Gasentladung leicht optimierbar. Da zugleich durch die vorliegende Erfindung auch Stoffe erstmals oder zumindest einfacher verwendbar werden, deren Partialdruck in der Entladung durch die vorhandene Temperatur eingestellt wird und die an zu kalten Stellen ausfallen würden, erfährt der Entwurf von Leuchtmitteln wesentliche Erleichterungen und Erweiterungen. Insbesondere wird es so möglich, quecksilberfreie Leuchtmittel zu schaffen, was besondere Vorteile bietet.

[0051] Es sei erwähnt, dass, obgleich die vorstehende Beschreibung sich überwiegend auf ein Leuchtmittel bezogen hat, die thermische Stabilisierung eines Gasentladungsgefäßes durch einen vom Entladungsraum getrennten Raum auch dort Vorteile bringen kann, wo es nicht auf die Emission von sichtbarer Strahlung ankommt, sondern eine Gasentladung aus anderen Gründen benötigt wird.

Ansprüche

1. Leuchtmittel mit einem Leuchtkörper mit
einem elektrodenfreien Entladungsraum (1), der eine Außenwandung besitzt und in den Mikrowellen eingekoppelt werden,
und
einem Mittel zur thermischen Stabilisierung, das

das einen

vom Entladungsraum (1) durch eine Begrenzungswand getrennten,

vom Entladungsraum (1) zumindest partiell umgebenen

und zum Entladungsraum (1) zentralen

Raum (2) umfasst,

dadurch gekennzeichnet, dass

Außenelektroden an der Außenwandung des Entladungsraumes (1) vorgesehen sind, die dazu ausgebildet sind, Mikrowellen in den Entladungsraum (1) durch dessen Außenwandung einzukoppeln,

und

der vom Entladungsraum (1) zumindest partiell umgebene Raum (2) ein geschlossener Vakuumraum ist oder mit Festkörper-Material gefüllt ist, um so eine Wärmeabfuhr aus dem Entladungsraum durch die den Entladungsraum begrenzende Begrenzungswand zu reduzieren.

2. Leuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Entladungsraum (1) zumindest partiell umgebene Raum (2) ein geschlossener Vakuumraum ist und einen Druck von weniger als 1/10 des Standard-Atmosphärendrucks, insbesondere bevorzugt weniger als 1/100 des Standard-Atmosphärendrucks aufweist.

3. Leuchtmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Entladungsraum (1) zumindest partiell umgebene Raum (2) mit Glas gefüllt ist.

4. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenelektroden dazu ausgebildet sind, Mikrowellen zum Erregen eines Plasmaleuchtens einzukoppeln.

5. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtkörper aus Glas, Quarzglas und/oder Glaskeramik gebildet ist.

6. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladungsraum (1) und der vom Entladungsraum (1) zumindest partiell umgebene Raum (2) koaxial zueinander angeordnet ist.

7. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Entladungsraum (1) zumindest partiell umgebene Raum (2) von diesem wenigstens einseitig vollständig umschlossen ist.

8. Leuchtmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Entladungsraum (1) zumindest partiell umgebene Raum (2) vollständig im Inneren des Entladungsraumes umschlossen liegt.

Claims

1. Lighting means
comprising a lighting body having

an electrodeless discharge chamber (1) which comprises an outer wall and into which microwaves are coupled,

and

thermal stabilisation means comprising a chamber (2) that is

separated from the discharge chamber (1) by a partition,

at least partially surrounded by the discharge chamber (1)

and central with respect to the discharge chamber (1),

characterised in that

outer electrodes are provided at the outer wall of the discharge chamber (1) configured to couple microwaves into the discharge chamber (1) through its outer wall

and

the chamber (2), which is at least partially surrounded by the discharge chamber (1), is a closed vacuum chamber or is filled with solid material so as to reduce heat dissipation from the discharge chamber through the partition defining the discharge chamber.

2. The lighting means according to claim 1, characterised in that the chamber (2), which is at least partially surrounded by the discharge chamber (1), is a closed vacuum chamber having a pressure of less than 1/10 of standard atmospheric pressure, preferably of less than 1/100 of standard atmospheric pressure.

3. The lighting means according to claim 1, characterised in that the chamber (2), which is surrounded at least partially by the discharge chamber (1), is filled with glass.

4. The lighting means according to any of the preceding claims, characterised in that the outer electrodes are configured to couple in microwaves for exciting plasma luminescence.

5. The lighting means according to any of the preceding claims, characterised in that the lighting body is formed of glass, fused quartz glass and/or glass ceramics.

6. The lighting means according to any of the preceding claims, characterised in that the discharge chamber (1) and the chamber (2), which is at least partially surrounded by the discharge chamber (1), are arranged coaxially with respect to each other.

7. The lighting means according to any of the preceding claims, characterised in that the chamber (2), which is at least partially surrounded by the discharge chamber (1), is completely closed by the latter at least on one side.

8. The lighting means according to any of the preceding claims, characterised in that the chamber (2), which is at least partially surrounded by the discharge chamber (1), is completely enclosed inside the discharge chamber.

Revendications

1. Source lumineuse avec un corps lumineux avec
une chambre de décharge sans électrode (1), qui comporte une paroi extérieure et dans laquelle des microondes sont couplées, et
un moyen de stabilisation thermique, qui comprend une chambre (2) séparée de la chambre de décharge (1) par une paroi de limitation, entourée au moins partiellement par la chambre de décharge (1) et centrale par rapport à la chambre de décharge (1), caractérisée en ce que
il est prévu sur la paroi extérieure de la chambre de décharge (1) des électrodes extérieures, qui sont conçues pour coupler des microondes dans la chambre de décharge (1) à travers la paroi de celle-ci, et
la chambre (2) entourée au moins partiellement par la chambre de décharge (1) est une chambre sous vide fermée ou est remplie de matériau solide, afin de réduire ainsi une transmission de chaleur de la chambre de décharge à travers la paroi de limitation limitant la chambre de décharge.

2. Source lumineuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre (2) entourée au moins partiellement par la chambre de décharge (1) est une chambre sous vide fermée et présente une pression de moins de 1/10 de la pression atmosphérique normale, en particulier de préférence de moins de 1/100 de la pression atmosphérique normale.

3. Source lumineuse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre (2) entourée au moins partiellement par la chambre de décharge (1) est remplie de verre.

4. Source lumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les électrodes extérieures sont conçues pour coupler des microondes afin d'exciter une lampe à plasma.

5. Source lumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps lumineux est formé de verre, de verre de quartz et/ou de vitrocéramique.

6. Source lumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre de décharge (1) et la chambre (2) entourée au moins partiellement par la chambre de décharge (1) sont disposées de façon coaxiale l'une à l'autre.

7. Source lumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre (2) entourée au moins partiellement par la chambre de décharge (1) est entourée entièrement par celle-ci au moins sur un côté.

8. Source lumineuse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la chambre (2) entourée au moins partiellement par la chambre de décharge (1) est enfermée entièrement à l'intérieur de la chambre de décharge.

Zeichnung