<Desc/Clms Page number 1>
Warmtetransportinrichting, hogedrukontladingslamp voorzien van een warmtetransportinrichting en elektrodeloze lagedrukontladingslamp voorzien van een warmtetransportinrichting.
De uitvinding heeft betrekking op een warmtetransportinrichting omvattende een een werkmedium bevattende gesloten buisvormige houder met een eerste en een tweede eindgedeelte, die rondom een buisas een rondgaand binnenoppervlak heeft dat is bekleed met windingen van een spiraal die zieh schroeflijnvormig in de richting van de buisas tegen het rondgaande binnenoppervlak uitstrekken, welke spiraal capillaire kanalen vormt.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een hogedrukontladingslamp voorzien van een dergelijke warmtetransportinrichting.
De uitvinding heeft voorts betrekking op een elektrodeloze lagedrukontladingslamp voorzien van een dergelijke warmtetransportinrichting.
Een warmtetransportinrichting van de in de aanhef beschreven soort, veelal"heatpipe"genoemd, is bekend uit US 3 811 496. In een dergelijke warmtetransportinrichting vindt warmtetransport plaats doordat aan een eerste eindgedeelte van de houder toegevoerde warmte het werkmedium doet verdampen, de toegevoerde warmte door de damp meegevoerd wordt, waarna de damp onder afgifte van warmte aan een tweede eindgedeelte van de houder condenseert. De zieh tegen het rondgaande binnenoppervlak uitstrekkende windingen van de spiraal vormen een bekleding. Gecondenseerd werkmedium vloeit via capillaire kanalen daarin terug naar het eerste eindgedeelte.
In de in het genoemde octrooischrift beschreven warmtetransportinrichting worden capillaire kanalen gevormd door geheel of gedeeltelijk rondgaande groeven in de draad waaruit de spiraal is vervaardigd.
Een bezwaar van de bekende warmtetransportinnchting is dat het relatief moeilijk en kostbaar is de groeven in de draad aan te brengen. Een verder bezwaar is dat de groeven het risico van uitval door draadbreuk, bijvoorbeeld tijdens het winden van de draad tot een spiraal, vergroten.
<Desc/Clms Page number 2>
Doel van de uitvinding is een warmtetransportinrichting van de in de aanhef beschreven soort te verschaffen die van een konstruktie is die relatief gemakkelijk is te vervaardigen en die het risico van uitval bij de vervaardiging ervan tegengaat.
Volgens de uitvinding heeft de warmtetransportinrichting van de in de aanhef beschreven soort daartoe het kenmerk, dat windingen van de spiraal zijn samengesteld uit verdere windingen die zich schroeflijnvormig in een tangentiële richting t. o. v. de buisas uitstrekken. Capillaire kanalen voor transport van gecondenseerd werkmedium worden gevormd tussen naburige verdere windingen onderling en tussen de verdere windingen en het rondgaande binnenoppervlak van de houder. De spiraal, hierna ook samengestelde spiraal genoemd, is bijvoorbeeld een tweevoudig schroeflijnvormig gewonden spiraal. Een dergelijke samengestelde spiraal kan worden verkregen door een draad tot een enkelvoudige schroeflijnvormige spiraal te winden en de zo verkregen enkelvoudige spiraal vervolgens schroeflijnvormig tot een tweevoudige spiraal te winden met de gewenste afmetingen.
Anderszins kan de spiraal drie- of meervoudig schroeflijnvormig gewonden zijn. De verdere windingen zijn dan zelf samengesteld uit weer verdere windingen. Samengestelde spiralen met voor dit doel geschikte afmetingen zijn gemakkelijk verkrijgbaar, omdat dergelijke spiralen algemeen toegepast worden als gloeilichaam in gloeilampen. Ook samengestelde spiralen geschikt voor een houder met een relatief kleine binnendiameter, b. v. in de orde van grootte van 100 ism zijn te vervaardigen. De verhouding tussen de diameter van de windingen en die van de verdere windingen ligt uit hoofde van een gunstige fabrikagetechnologie bij voorkeur tussen 3. 5 en 4. 5. Het is veelal voldoende als het rondgaande binnenoppervlak van de houder bekleed is met een enkele laag windingen van de samengestelde spiraal.
Een verdere vergroting van het aantal voor transport van gecondenseerd werkmedium beschikbare capillaire kanalen is mogelijk door tegen deze laag één of meer verdere lagen van windingen aan te brengen.
Afhankelijk van de toepassing zijn voor gebruik als werkmedium geschikte stoffen bijvoorbeeld alkalimetalen zoals kalium, natrium en lithium, andere metalen zoals kwik, en koolwaterstoffen zoals aceton en pentaan. Andere stoffen geschikt voor gebruik als werkmedium zijn bijvoorbeeld water, stikstof en helium. De
<Desc/Clms Page number 3>
houder kan behalve het werkmedium ook een stof bevatten die tijdens bedrijf van de warmtetransportinrichting uitsluitend in de gasfase in de houder aanwezig is. Bij gebruik van natrium als werkmedium kan de genoemde stof bijvoorbeeld een edelgas zijn.
Een aantrekkelijke uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat verdere windingen aan het eerste eindgedeelte een relatief kleine spoed hebben ten opzichte van verdere windingen in een tussen de eindgedeelten gelegen centraal gedeelte van de buisvormige houder. Als gevolg van de kleine spoed van de verdere windingen nabij het eerste eindgedeelte heeft de bekleding een relatief groot aantal capillaire kanalen en hebben deze een relatief kleine doorsnede. Het transport van gecondenseerd werkmedium van het tweede naar het eerste eindgedeelte wordt daardoor sterk bevorderd.
Een verdere aantrekkelijke uitvoeringsvorm van de warmtetransportinrichting volgens de uitvinding, heeft het kenmerk, dat aan het tweede eindgedeelte van de buisvormige houder, verdere windingen een relatief grote spoed hebben 1. 0. V. verdere windingen in een tussen de eindgedeelten gelegen centraal gedeelte van de buisvormige houder. Een relatief grote spoed van verdere windingen aan het tweede eindgedeelte heeft het voordeel dat gecondenseerd werkmedium gemakkelijk door de openingen tussen de verdere windingen opgenomen kan worden.
In een gunstige uitvoeringsvorm van de warmtetransportuitvinding omgeven de verdere windingen van de spiraal een doom. Door de doom is de hydraulische diameter van de capillaire kanalen in de bekleding klein in vergelijking tot die van een uitvoeringsvorm waarin de secundaire windingen geen doom omgeven. Dit bevordert de capillaire werking van de kanalen en daarmee het transport van gecondenseerd werkmedium. Een dergelijke doom is in het algemeen noodzakelijk bij het vervaardigen van de verdere windingen en behoeft in dit geval niet verwijderd te worden.
Bij een relatief kleine verhouding tussen de binnendiameter van de houder en de diameter van de draad waaruit de samengestelde spiraal is gevormd, is in het algemeen in de samengestelde spiraal een mechanische spanning aanwezig die voldoende groot is om deze zonder verdere hulpmiddelen in de houder te fixeren. Bij een relatief grote diameter van de houder kan het voorkomen dat de mechanische spanning in de samengestelde spiraal hiertoe onvoldoende is. In een gunstige variant van de laatstgenoemde uitvoeringsvorm is de doom dan ook een gesloten buis die is gevuld met
<Desc/Clms Page number 4>
een vulmedium dat althans tijdens nominaal bedrijf een druk heeft die groter is dan de in de houder heersende druk.
Door de relatief hoge druk in het inwendige van de doom heeft deze de tendens zich te strekken en daarmee de samengestelde spiraal tegen het rondgaand binnenoppervlak van de houder te drukken. Het is voldoende als het vulmedium althans tijdens nominaal bedrijf een hogere druk heeft dan de druk van het werkmedium. Indien het werkmedium natrium is, kan als vulmedium bijvoorbeeld kalium of calcium zijn toegepast. Bij voorkeur is het vulmedium een inert gas, bijvoorbeeld een edelgas. Dan blijven bij een eventuele lekkage van de doom, chemische reakties tussen het vulmedium en andere in de houder aanwezige bestanddelen uit.
Een voordelige uitvoeringsvorm van de warmtetransportinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat windingen met nauwe passing een aan de uiteinden open binnenbuis omgeven die zich in een tussen de eindgedeelten gelegen centraal gedeelte uitstrekt. Enerzijds ontstaan tussen de binnenbuis en de bekleding verdere capillaire kanalen, waardoor transport van gecondenseerd werkmedium bevorderd wordt. Anderzijds voorkomt de binnenbuis dat in dampfase verkerend werkmedium, gecondenseerd werkmedium meevoert naar het tweede eindgedeelte.
De warmtetransportinrichting volgens de uitvinding is bijzonder geschikt voor toepassing in een hogedrukontladingslamp. Een dergelijke lamp is voorzien van een gasdicht gesloten, straling doorlatend ontladingsvat met een ioniseerbare vulling, in welk ontladingsvat tenminste één elektrode is opgesteld. De warmtetransportinrichting is daarbij althans thermisch gekoppeld met de elektrode en treedt door de wand van het ontladingsvat heen naar buiten. Tijdens bedrijf van de lamp voert de warmtetransportinrichting warmte van de elektrode af. Toepassing van de warmtetransportinrichting maakt een hogere belasting van de lamp mogelijk.
Bovendien is hierdoor een grotere ontwerpruimte beschikbaar, bijvoorbeeld t. a. v. de dikte van de elektrode en t. a. v. de keuze van de afstand tussen de elektrodetop en het nabijgelegen einde van het ontladingsvat.
Opgemerkt wordt dat uit GB 1. 489. 799 een hogedrukontladingslamp bekend is waarin een warmtetransportinrichting is toegepast. De warmtetransportinrichting doet daarin tevens dienst als kathode en als stroomtoevoergeleider. De houder van de warmtetransportinrichting bevat behalve kwik als werkmedium, ook argon. Het octrooischrift vermeldt niet wat de aard van de
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
bekleding is.
De warmtetransportinrichting volgens de uitvinding is voorts zeer geschikt voor toepassing in een elektrodeloze lagedrukontladingslamp. De elektrodeloze lagedrukontladingslamp is voorzien van een gasdicht gesloten, straling doorlatend ontladingsvat met een ioniseerbare vulling, en van induktieve middelen die tijdens bedrijf in een instulping van het ontladingsvat aanwezig zijn en die een spoel van metaaldraad rond een cilindervormige kern van zacht-magnetisch materiaal omvatten, welke spoel tijdens bedrijf is gekoppeld met een hoogfrequent elektrische voedingsbron, waarbij een hoogfrequent elektrisch veld binnen het ontladingsvat wordt opgewekt en waarbij de warmtetransportinrichting in kontakt is met de cilindervormige kern en zich buiten de cilindervormige kern uitstrekt. Tijdens bedrijf wordt op deze wijze in de cilindervormige kern ontwikkelde warmte efficient afgevoerd.
De warmtetransportinrichting voorkomt daardoor oververhitting van de kern. Daarmee wordt een achteruitgang van de magnetische eigenschappen van de kern, alsmede het optreden van magnetische verliezen vermeden.
In de nog niet gepubliceerde Europese aanvrage 92204608. is een warmtetransportinrichting beschreven, die is toegepast in een elektrodeloze lagedrukontladingslamp. Deze bekende inrichting heeft een bekleding gevormd uit opgerold gaas. Deze inrichting is echter moeilijk te vervaardigen en blijkt in de praktijk slechts een beperkt capillair transport van het werkmedium op te leveren.
Opgemerkt wordt nog dat de toepassing van de warmtetransportinrichting volgens de uitvinding niet beperkt is tot de bovengenoemde. Daar de warmtetransportinrichting volgens de uitvinding een zeer kleine diameter kan hebben is deze bijvoorbeeld zeer geschikt voor lokale koeling van geintegreerde circuits.
Uitvoeringsvoorbeelden van de warmtetransportinrichting volgens de uitvinding worden nader toegelicht aan de hand van de tekeningen.
Daarin toont Figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm in langsdoorsnede, Figuur 2 een dwarsdoorsnede volgens II-II in Figuur 1, Figuur 3 een tweede uitvoeringsvorm in langsdoorsnede, Figuur 4 een dwarsdoorsnede volgens IV-IV in Figuur 3, Figuur 5 een hogedrukontladingslamp voorzien van een uitvoeringsvorm
<Desc/Clms Page number 6>
van de warmtetransportinrichting volgens de uitvinding,
Figuur 6 een elektrodeloze lagedrukontladingslamp voorzien van een uitvoeringsvorm van de warmtetransportinrichting volgens de uitvinding.
De onderdelen zijn in de figuren niet op schaal weergegeven.
Een in de figuren 1 en 2 getoonde eerste uitvoeringsvorm van de warmtetransportinrichting 10 volgens de uitvinding omvat een gesloten buisvormige houder 20 met een eerste en een tweede eindgedeelte 24,25 die een werkmedium bevat.
De buisvormige houder 20 heeft rondom een buisas 22 een rondgaand binnenoppervlak 23 dat is bekleed met zieh schroeflijnvormig in de richting van de buisas 22 tegen het rondgaande binnenoppervlak 23 uitstrekkende windingen 32 van een spiraal 31.
Windingen 32 van de spiraal 31 zijn samengesteld uit verdere windingen 34 die zieh schroeflijnvormig in een tangentiële richting t. o. v. de buisas 22 uitstrekken.
De spiraal 31 is een samengestelde spiraal, in casu een tweevoudig schroeflijnvormig gewonden spiraal. Capillaire kanalen 35 voor transport van gecondenseerd werkmedium in de richting van de buisas 22 worden gevormd tussen naburige verdere windingen 34a, 34b onderling en tussen de verdere windingen 34a, 34b en het rondgaand binnenoppervlak 23.
Tijdens nominaal bedrijf van de warmtetransportinrichting verdampt werkmedium aan een eerste eindgedeelte 24 van de houder, verplaatst zieh via een dampkanaal 26 en condenseert aan een tweede eindgedeelte 25 van de houder 20, waarna het gecondenseerde werkmedium via capillaire kanalen 35 van het tweede naar het eerste eindgedeelte 25,24 vloeit.
Figuur 3 en 4 tonen een tweede uitvoeringsvorm van de warmtetransportinrichting 110 volgens de uitvinding. Onderdelen daarin die overeenkomen met die uit Figuur 1 en 2 hebben een verwijzingscijfer dat 100 hoger is.
Verdere windingen 134 aan het eerste eindgedeelte 124 hebben een relatief kleine spoed ten opzichte van verdere windingen 134 in een tussen de eindgedeelten 124,125 gelegen centraal gedeelte 127 van de buisvormige houder 120.
Aan het tweede eindgedeelte 125 van de buisvormige houder 120 hebben verdere windingen 134 een relatief grote spoed t. o. v. verdere windingen 134 in een tussen de eindgedeelten 124,125 gelegen centraal gedeelte 127 van de buisvormige
<Desc/Clms Page number 7>
houder 120.
De verdere windingen 134 omgeven een doom 136.
De doom 136 is een gesloten buis die is gevuld met een vulmedium, bij voorkeur een inert gas, bijvoorbeeld argon, dat althans tijdens nominaal bedrijf een druk heeft die groter is dan de in de houder 120 heersende druk.
De windingen 132 omgeven met nauwe passing een aan de uiteinden open binnenbuis 128 die zich in een tussen de eindgedeelten 124,125 gelegen centraal gedeelte 127 uitstrekt. Voor de duidelijkheid is in Figuur 3 de binnenbuis 128 transparant weergegeven
Figuur 5 toont een hogedrukontladingslamp voorzien van een warmtetransportinrichting volgens de eerstgenoemde uitvoeringsvorm. Onderdelen in deze figuur die overeenkomen met die uit Figuur 1, hebben afgezien van een index a, b hetzelfde verwijzingscijfer. Van de warmtetransportinrichting lOa en lOb is voor de duidelijkheid slechts het buitenoppervlak van de houder 20a, 20b getoond. De hogedrukontladingslamp van Figuur 5 is voorzien van een gasdicht gesloten, straling doorlatend ontladingsvat 50 van aluminiumoxide.
Het ontladingsvat 50 heeft een lengte van 58 mm, een buitendiameter van 4. 5 mm en een wanddikte van 0. 6 mm. Het ontladingsvat 50 is voorzien van een ioniseerbare vulling. In casu bevat de vulling behalve 25 mg van een amalgaam met 18. 5 gew. % natrium ook xenon met een vuldruk van 7 kPa. In het ontladingsvat 50 is aan weerszijden een wolfraam elektrode 51a, 51b opgesteld met een dubbele wikkeling eveneens van wolfraam. De elektroden 51a, 51b hebben een lengte van 5. 1 mm. Met elke elektrode 51a, 51b is een warmtetransportinrichting lOa, lOb thermisch gekoppeld, die door de wand van het ontladingsvat 50 heen naar buiten treedt. Tijdens bedrijf voeren de warmtetransportinrichtingen lOa, lOb warmte van de elektroden 51a, 5lb af.
De warmtetransportinrichtingen lOa, lOb zijn met smeltkeramiek bevestigd in een keramische ring 53a, 53b die in een uiteinde 54a, 54b van het ontladingsvat 50 is vastgesinterd. De warmtetransportinrichting lOa, lOb doet in deze uitvoeringsvorm tevens als stroomtoevoergeleider dienst. De elektroden 51a, 51b zijn elk aan een afgerond uiteinde 27a, 27b van het eerste eindgedeelte 24a, 24b van een
EMI7.1
warmtetransportinrichting lOa, lOb vastgelast. De warmtetransportinrichtingen lOa, lOb strekken zich elk ongeveer 3 mm binnen de ontladingsruimte uit. In deze uitvoeringsvorm heeft de warmtetransportinrichting 10a, lOb een cilindrische houder
<Desc/Clms Page number 8>
20a, 20b van niobium met een lengte van ongeveer 35 mm, een binnendiameter van 1. 6 mm en een buitendiameter van 2. 1 mm.
De samengestelde spiraal is tweevoudig schroeflijnvormig gewonden uit wolfraamdraad met een dikte van 70 jum. De samengestelde spiraal heeft windingen die zich schroeflijnvormig in de richting van de buisas uitstrekken en die een buitendiameter hebben die overeenkomt met de binnendiameter van de houder. De windingen zijn samengestelde uit verdere windingen met een diameter van 260 jim en een konstante spoed van 140 gm. De houder 20a, 20b bevat 10 mg Na en een stof die tijdens bedrijf uitsluitend in de gasfase is.
De aanwezigheid van de stof in de houder 20a, 20b, in casu argon met een vuldruk van ongeveer 6. 5 kPa, draagt er toe bij dat de aan de uiteinden 54a, 54b van het ontladingsvat en in de elektroden 51a, 51b heersende temperaturen ook bij schommelingen van de omgevingstemperatuur en bij variaties in het door de lamp opgenomen vermogen relatief stabiel blijven.
Figuur 6 toont een elektrodeloze lagedrukontladingslamp voorzien van een warmtetransportinrichting 210 volgens de uitvinding. De lamp is voorts voorzien van een gasdicht gesloten, straling doorlatend ontladingsvat 260 met een ioniseerbare vulling. Verder is de lamp voorzien van induktieve middelen 270 die tijdens bedrijf in een instulping 261 van het ontladingsvat 260 aanwezig zijn en die een spoel 271 van metaaldraad rond een cilindervormige kern 272 van zacht-magnetisch materiaal omvatten. De spoel 272 is tijdens bedrijf via stroomtoevoergeleider 281a, 281b gekoppeld met een hoogfrequent elektrische voedingsbron 280. Daarbij wordt een hoogfrequent elektrisch veld binnen het ontladingsvat 260 opgewekt. De warmtetransportinrichting 210 is in kontakt met de cilindervormige kern 272 en strekt zich buiten de cilindervormige kern 272 uit.
Tijdens bedrijf voert de warmtetransportinrichting 210 warmte van de cilindervormige kern 272 af naar een metalen flens 211 en een daarmee verbonden metalen huis 212.
<Desc / Clms Page number 1>
Heat transport device, high-pressure discharge lamp equipped with a heat transport device and electrodeless low-pressure discharge lamp equipped with a heat transport device.
The invention relates to a heat transporting device comprising a working medium-containing closed tubular container with a first and a second end portion, which has a revolving inner surface around a tube axis which is coated with turns of a spiral which are helically oriented in the direction of the tube axis against the tube axis. circumferential inner surface extending, which forms spiral capillary channels.
The invention also relates to a high-pressure discharge lamp provided with such a heat transport device.
The invention furthermore relates to an electrodeless low-pressure discharge lamp provided with such a heat transport device.
A heat transport device of the type described in the preamble, often referred to as a "heat pipe", is known from US 3 811 496. In such a heat transport device, heat transport takes place in that heat supplied to a first end portion of the container causes the working medium to evaporate, the heat supplied by the vapor is entrained, after which the vapor condenses on a second end portion of the container with heat release. The windings of the spiral extending against the circular inner surface form a coating. Condensed working medium flows back through capillary channels therein to the first end portion.
In the heat transfer device described in said patent, capillary channels are formed by wholly or partly circumferential grooves in the wire from which the coil is made.
A drawback of the known heat transfer device is that it is relatively difficult and expensive to make the grooves in the wire. A further drawback is that the grooves increase the risk of breakage due to wire breakage, for example during winding of the wire into a spiral.
<Desc / Clms Page number 2>
The object of the invention is to provide a heat transfer device of the type described in the preamble, which is of a construction which is relatively easy to manufacture and which counteracts the risk of failure during its manufacture.
According to the invention, the heat transfer device of the type described in the preamble has the feature for this purpose that windings of the spiral are composed of further windings which are helical in a tangential direction t. o. v. extend the pipe axis. Capillary channels for transporting condensed working medium are formed between adjacent further turns and between the further turns and the circumferential inner surface of the container. The spiral, hereinafter also referred to as composite spiral, is, for example, a double helically wound spiral. Such a composite spiral can be obtained by winding a wire into a single helical spiral and then winding the single spiral thus obtained into a twofold spiral of the desired dimensions.
Otherwise, the coil may be triple or multiple helically wound. The further windings are then themselves composed of further windings. Composite coils of suitable dimensions for this purpose are readily available because such coils are widely used as an incandescent body in incandescent lamps. Composite coils also suitable for a container with a relatively small inner diameter, b. v. can be manufactured in the order of magnitude of 100 µm. Due to favorable manufacturing technology, the ratio between the diameter of the windings and that of the further windings is preferably between 3.5 and 4. 5. It is usually sufficient if the circumferential inner surface of the container is coated with a single layer of windings. of the compound spiral.
A further increase in the number of capillary channels available for transporting condensed working medium is possible by arranging one or more further layers of windings against this layer.
Depending on the application, suitable materials for use as working medium are, for example, alkali metals such as potassium, sodium and lithium, other metals such as mercury, and hydrocarbons such as acetone and pentane. Other substances suitable for use as a working medium are, for example, water, nitrogen and helium. The
<Desc / Clms Page number 3>
In addition to the working medium, the container can also contain a substance which is only present in the container in the gas phase during operation of the heat transfer device. When sodium is used as the working medium, the said substance can be, for example, a noble gas.
An attractive embodiment is characterized in that further windings at the first end section have a relatively small pitch relative to further windings in a central part of the tubular holder situated between the end sections. Due to the small pitch of the further windings near the first end portion, the liner has a relatively large number of capillary channels and has a relatively small cross section. The transport of condensed working medium from the second to the first end section is thereby greatly enhanced.
A further attractive embodiment of the heat transporting device according to the invention is characterized in that at the second end portion of the tubular container, further windings have a relatively large pitch. 1.0. Further windings in a central part of the end portions located between the end portions. tubular holder. A relatively large pitch of further turns at the second end portion has the advantage that condensed working medium can be easily received through the openings between the further turns.
In a favorable embodiment of the heat transfer invention, the further turns of the spiral surround a doom. Due to the doom, the hydraulic diameter of the capillary channels in the liner is small compared to that of an embodiment in which the secondary windings do not surround a doom. This promotes the capillary action of the channels and thus the transport of condensed working medium. Such a doom is generally necessary in the manufacture of the further windings and does not need to be removed in this case.
With a relatively small ratio between the inner diameter of the holder and the diameter of the wire from which the composite spiral is formed, the mechanical spiral generally has a mechanical tension of sufficient magnitude to fix it in the holder without further aids. . With a relatively large diameter of the holder, it is possible that the mechanical stress in the composite spiral is insufficient for this. In a favorable variant of the latter embodiment, the doom is therefore a closed tube filled with
<Desc / Clms Page number 4>
a filling medium which has a pressure at least during nominal operation which is greater than the pressure prevailing in the container.
Due to the relatively high pressure in the interior of the doom, it tends to stretch and thereby press the composite coil against the circular inner surface of the container. It is sufficient if the filling medium has a higher pressure than the pressure of the working medium, at least during nominal operation. If the working medium is sodium, the fill medium may be, for example, potassium or calcium. The filling medium is preferably an inert gas, for example a noble gas. Then, in the event of a leakage of the doom, chemical reactions between the filling medium and other components present in the container do not occur.
An advantageous embodiment of the heat transporting device according to the invention is characterized in that windings closely fit an inner tube open at the ends, which extends in a central part located between the end parts. On the one hand, further capillary channels are created between the inner tube and the lining, which promotes the transport of condensed working medium. On the other hand, the inner tube prevents vapor-phase working medium from carrying condensed working medium to the second end portion.
The heat transfer device according to the invention is particularly suitable for use in a high-pressure discharge lamp. Such a lamp is provided with a gastight closed, radiation-transmitting discharge vessel with an ionizable filling, in which discharge vessel is arranged at least one electrode. The heat transfer device is at least thermally coupled to the electrode and exits through the wall of the discharge vessel. During lamp operation, the heat transfer device dissipates heat from the electrode. The use of the heat transfer device allows a higher load on the lamp.
In addition, this makes a larger design space available, for example t. a. v. the thickness of the electrode and t. a. v. Selection of the distance between the electrode tip and the nearby end of the discharge vessel.
It is noted that from GB 1,489,799 a high-pressure discharge lamp is known in which a heat transport device is used. The heat transport device also serves as a cathode and as a current supply conductor therein. The holder of the heat transfer device contains besides mercury as working medium, also argon. The patent does not specify the nature of the
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
upholstery.
The heat transport device according to the invention is furthermore very suitable for use in an electrodeless low-pressure discharge lamp. The electrodeless low-pressure discharge lamp is equipped with a gas-tight, radiation-permeable discharge vessel with an ionizable filling, and with inductive means which are present in a depression of the discharge vessel during operation and which comprise a coil of metal wire around a cylindrical core of soft magnetic material, which coil is coupled to a high-frequency electric power source during operation, generating a high-frequency electric field within the discharge vessel and wherein the heat transfer device is in contact with the cylindrical core and extends outside the cylindrical core. During operation, heat developed in the cylindrical core is efficiently dissipated in this way.
The heat transfer device thereby prevents overheating of the core. This avoids deterioration of the magnetic properties of the core and the occurrence of magnetic losses.
European patent 92204608, not yet published, describes a heat transfer device used in an electrodeless low-pressure discharge lamp. This known device has a coating formed from rolled mesh. However, this device is difficult to manufacture and in practice has been found to produce only limited capillary transport of the working medium.
It should also be noted that the application of the heat transfer device according to the invention is not limited to the above. Since the heat transport device according to the invention can have a very small diameter, it is for instance very suitable for local cooling of integrated circuits.
Exemplary embodiments of the heat transfer device according to the invention are further elucidated with reference to the drawings.
Figure 1 shows a first embodiment in longitudinal section, Figure 2 a cross section according to II-II in Figure 1, Figure 3 a second embodiment in longitudinal section, Figure 4 a cross section according to IV-IV in Figure 3, Figure 5 a high-pressure discharge lamp provided with an embodiment
<Desc / Clms Page number 6>
of the heat transfer device according to the invention,
Figure 6 shows an electrodeless low-pressure discharge lamp provided with an embodiment of the heat transfer device according to the invention.
The parts are not shown to scale in the figures.
A first embodiment of the heat transfer device 10 according to the invention shown in Figures 1 and 2 comprises a closed tubular container 20 with a first and a second end portion 24, 25 containing a working medium.
The tubular holder 20 has a revolving inner surface 23 surrounding a tubular shaft 22 which is coated with windings 32 of a spiral 31 extending helically in the direction of the tubular axis 22 against the revolving inner surface 23.
Windings 32 of coil 31 are composed of further windings 34 which are helically shaped in a tangential direction t. o. v. extend the pipe axis 22.
The spiral 31 is a composite spiral, in this case a double helically wound spiral. Capillary channels 35 for transporting condensed working medium in the direction of the tube axis 22 are formed between adjacent further windings 34a, 34b and between the further windings 34a, 34b and the circular inner surface 23.
During nominal operation of the heat transfer device, working medium evaporates on a first end portion 24 of the container, moves through a vapor channel 26 and condenses on a second end portion 25 of the container 20, after which the condensed working medium flows from the second to the first end portion via capillary channels 35 25.24 flows.
Figures 3 and 4 show a second embodiment of the heat transfer device 110 according to the invention. Parts therein corresponding to those of Figures 1 and 2 have a reference numeral 100 higher.
Further windings 134 at the first end portion 124 have a relatively small pitch relative to further windings 134 in a central portion 127 of the tubular container 120 located between the end portions 124, 125.
At the second end portion 125 of the tubular holder 120, further windings 134 have a relatively large pitch t. for example, further windings 134 in a central portion 127 of the tubular located between the end portions 124,125
<Desc / Clms Page number 7>
holder 120.
The further windings 134 surround a doom 136.
The doom 136 is a closed tube filled with a filling medium, preferably an inert gas, for example argon, which at least during nominal operation has a pressure greater than the pressure prevailing in the container 120.
The windings 132 closely surround an inner tube 128 open at the ends which extends in a central portion 127 located between the end portions 124, 125. For clarity, the inner tube 128 is shown transparent in Figure 3
Figure 5 shows a high-pressure discharge lamp provided with a heat transport device according to the first-mentioned embodiment. Parts in this figure that correspond to those in Figure 1 have the same reference numerals except for index a, b. For the sake of clarity, only the outer surface of the holder 20a, 20b of the heat transfer device 10a and 10b is shown. The high-pressure discharge lamp of Figure 5 is provided with a gastight closed, radiation-transmitting discharge vessel 50 of aluminum oxide.
The discharge vessel 50 has a length of 58 mm, an outside diameter of 4.5 mm and a wall thickness of 0.6 mm. The discharge vessel 50 is provided with an ionizable filling. In the present case, the filling contains, in addition to 25 mg of an amalgam with 18.5 wt. % sodium also xenon with a filling pressure of 7 kPa. In the discharge vessel 50, a tungsten electrode 51a, 51b is arranged on both sides with a double winding of tungsten as well. The electrodes 51a, 51b have a length of 5.1 mm. A heat transfer device 10a, 10b is thermally coupled to each electrode 51a, 51b and exits through the wall of the discharge vessel 50. During operation, the heat transfer devices 10a, 10b dissipate heat from the electrodes 51a, 5lb.
The heat transfer devices 10a, 10b are melt-ceramic mounted in a ceramic ring 53a, 53b which is sintered into an end 54a, 54b of the discharge vessel 50. In this embodiment, the heat transport device 10a, 10b also serves as a current supply conductor. The electrodes 51a, 51b are each at a rounded end 27a, 27b of the first end portion 24a, 24b of a
EMI7.1
heat transfer device 10a, 10b welded. The heat transfer devices 10a, 10b each extend about 3 mm within the discharge space. In this embodiment, the heat transfer device 10a, 10b has a cylindrical container
<Desc / Clms Page number 8>
20a, 20b of niobium with a length of about 35 mm, an inner diameter of 1.6 mm and an outer diameter of 2.1 mm.
The composite coil is helically wound from 70 µm thick tungsten wire. The composite coil has windings extending helically in the direction of the tube axis and having an outer diameter corresponding to the inner diameter of the container. The windings are composed of further windings with a diameter of 260 µm and a constant pitch of 140 µm. The container 20a, 20b contains 10 mg of Na and a substance which is only in the gas phase during operation.
The presence of the substance in the container 20a, 20b, in this case argon with a filling pressure of approximately 6.5 kPa, contributes to the fact that the temperatures prevailing at the ends 54a, 54b of the discharge vessel and in the electrodes 51a, 51b also with fluctuations in the ambient temperature and with variations in the power absorbed by the lamp remain relatively stable.
Figure 6 shows an electrodeless low pressure discharge lamp provided with a heat transfer device 210 according to the invention. The lamp is further provided with a gas-tight, radiation-transmitting discharge vessel 260 with an ionizable filling. Furthermore, the lamp is provided with inductive means 270 which are present in a recess 261 of the discharge vessel 260 during operation and which comprise a coil 271 of metal wire around a cylindrical core 272 of soft magnetic material. The coil 272 is coupled during operation via current supply conductor 281a, 281b to a high-frequency electric power source 280. Thereby, a high-frequency electric field is generated within the discharge vessel 260. The heat transfer device 210 contacts the cylindrical core 272 and extends beyond the cylindrical core 272.
In operation, the heat transfer device 210 dissipates heat from the cylindrical core 272 to a metal flange 211 and an associated metal housing 212.