CN103733302B

CN103733302B - 具有点火辅助装置的高压放电灯

Info

Publication number: CN103733302B
Application number: CN201280037896.XA
Authority: CN
Inventors: 约翰内斯·巴茨泰特; 乌韦·菲德勒; 斯特凡·利希滕伯格; 乔治·罗森鲍尔
Original assignee: Osram Co Ltd
Current assignee: Landes Vance
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-26
Publication date: 2018-02-27
Anticipated expiration: 2032-07-26
Also published as: US9053921B2; WO2013013727A1; HUE025158T2; US20140239803A1; CN103733302A; WO2013014243A1; EP2673796A1; CN103493176B; US10269551B2; EP2673796B1; US20140117846A1; HUE026108T2; CN103493176A

Abstract

一种具有点火辅助装置的高压放电灯，其具有放电容器，所述放电容器安装在外泡壳中。点火辅助装置是具有罐状的容器（12）的UV增强器，所述容器具有内部电极（18），所述内部电极的端侧边缘的至少一部分至少靠近容器（12）的端侧（24）。外部电极在外部安置在容器上。

Description

具有点火辅助装置的高压放电灯

技术领域

本发明涉及一种高压放电灯，所述高压放电灯具有放电器皿，所述放电器皿安装在外泡壳中，其中UV增强器作为点火辅助装置安装在所述外泡壳中，其中所述UV增强器具有带有内壁和端侧以及纵轴线的对UV透明的罐状的容器，其中所述容器以其内壁围成用能够放射UV辐射的气体来填充的空腔。这种灯尤其是用于通用照明的高压放电灯。

背景技术

从US5 811 933中已知具有陶瓷放电器皿的高压放电灯，其中应用点火辅助装置。点火辅助装置是所谓的UV增强器。类似的内容从DE202010 011 029中已知。在那里描述薄膜电极。此外已知的是，UV增强器的内部电极距内壁的间距对UV增强器的点火电压具有显著影响。WO2010/131574示出内部电极的几何变形的实施例。在那里，除了钼薄膜之外，将另一金属构件引入到UV增强器中，所述金属构件有助于介电阻挡放电的电荷运输。这当然是高成本的。

发明内容

本发明的目的是，提供一种高压放电灯，所述高压放电灯的点燃可靠地进行。

这尤其适用于金属卤化物灯，其中放电器皿的材料是石英或陶瓷。

所述目的通过本发明的具有点火辅助装置的高压放电灯来实现，所述高压放电灯具有放电器皿，所述放电器皿安装在外泡壳中，其中UV增强器作为点火辅助装置安装在所述外泡壳中，其中所述UV增强器具有带有内壁和端侧以及纵轴线的对UV透明的罐状的容器，其中所述容器以其内壁围成用能够放射UV辐射的气体来填充的空腔，其特征在于，在所述空腔中安装有内部的薄膜状的、具有端侧的边缘的电极，使得所述端侧的边缘的至少一部分至少靠近所迷容器的端侧，并且其中，外部电极在外部安置在所述容器的附近，其中薄膜状的电极具有折弯部，所述折弯部设置在容器的拱顶的附近。

在后续的描述中提出尤其有利的设计方案。

为了可靠地点燃不含氪85的高压放电灯而使用UV辐射。所述UV辐射通常通过UV增强器来提供。为了可靠地点燃所有高压放电灯，需要在<280nm波长范围中的UV辐射。从放电器皿(石英或陶瓷)的透射范围中得出大约160nm的下阈值。为了解决该问题，尤其是使用具有在上述范围中的、尤其为254nm波长的辐射的含汞的UV增强器。为了降低高压放电灯中的汞含量，需要具有相应UV发射的不含汞的UV增强器。

UV增强器的器皿能够由石英或另外的UV可穿透的玻璃、尤其是硬质玻璃构成。只要放电器皿对于UV是半透明的，那么具有UV增强器的解决方案是可行的，其中放电器皿由陶瓷构成。

对于石英玻璃放电器皿的情况而言设有钼薄膜，所述钼薄膜确保穿过石英玻璃的气密的穿引并且作用为馈电部。同时，所述钼薄膜是UV增强器的内部电极。在UV可穿透的玻璃的情况下，也能够借助线或销穿过玻璃进行馈电。在陶瓷放电器皿中，能够应用如从陶瓷放电器皿的结构中普遍已知的相应的技术。

UV增强器的点火电压直接地与内部电极距放电器皿的内壁的间距相关。对于不同的基础技术，从中得出不同的解决方案。

对于具有由石英玻璃制成的放电器皿的UV增强器而言，下述实施形式是有利的。

钼薄膜的设置在放电器皿的内部中的部分能够部分地或完全地弯曲。因此，距内壁的间距保持为小的。尤其优选的是，钼薄膜能够经由弹性作用而夹紧在通常圆柱形的放电器皿的相对置的内壁之间。因此，距内壁的间距降低到可设想的最小值。

在得出内部电极处的最高电场强度的区域中获得UV增强器中的放电的高的可能性。这有效地在UV增强器的内部电极和外部电极之间存在最小间距的位置处实现。对于UV增强器的高的UV强度而言期望的是：设有尽可能多的下述部位，在所述部位上极其小的间距占优。另外的可行性是：降低内部的钼薄膜距由石英玻璃制成的放电器皿的抽气尖端(Pumpspitze)的间距。

另一实施形式是，尤其由石英玻璃制成的放电器皿成形为，使得由此同样进一步降低距钼薄膜的间距。这具有下述优点：钼薄膜能够更容易地穿入并且然后在箍缩时或者在箍缩后的单独的步骤中将石英玻璃变形为，使得目的明确地降低距钼薄膜的间距。在最佳情况下，石英玻璃然后接触钼薄膜。这种变形能够是局部的，例如在放电器皿的中央或否则尤其在外部电极所位于的位置处。但是变形也能够在放电器皿的较大部分之上进行或者甚至在整个放电器皿之上进行。

当外部电极在收缩部的高度上接触放电器皿时，这充分利用尽可能降低点火电压的潜力。

高的电场强度通常通过尽可能尖锐的薄膜棱边来促成。

优选的是，所应用的钼薄膜被掺杂、尤其用氧化钇来掺杂、尤其以0.2重量％至2重量％来掺杂。其他有利的氧化物是铈氧化物和镧氧化物。这些所提及的氧化物也能够混合地应用。原则上，尤其在陶瓷放电器皿的情况下，能够通过线实现内部电极距内壁的所要求的接近度，所述线是螺线形弯曲的。在此优选的是，尤其在玻璃器皿作为容器的情况下，线的在玻璃器皿中密封的端部压平成薄的薄膜进而能够作用为用于箍缩部的密封薄膜。能够使用常见的填充物，尤其是稀有气体，如氩气；潘宁混合物，如氩气-另外的稀有气体；或稀有气体和卤素的混合物；或卤素化合物如二溴甲烷来作为填充物。已知的是，氟侵蚀玻璃。因此，氟化合物优选仅能够使用在陶瓷的UV增强器中或者覆层的玻璃泡壳中。为了产生卤素二聚体Cl₂*、Br₂*、和F₂*的UV辐射，可以用100％氯气和另外的上述气态的卤素化合物以及具有足够蒸气压强的化合物来填充UV增强器。但是也在添加纯的或混合的稀有气体(氦气、氖气、氩气、氪气、氙气)的情况下，卤素二聚体能够产生辐射。

为了产生稀有气体卤素激子ArCl*、KrCl*、ArF*、KrF*、ArBr*和KrBr*，将气态卤素化合物与相应的稀有气体混合。在此可能的是，也能够混入稀有气体的组合物。

UV增强器中的填充气体的压强位于1mbar至1bar的范围中。所产生的UV辐射的强度典型地随填充压强上升，使得从UV增强器的点火电压中得出压强的上限，所述上限必须针对灯的点火设备和驱动设备来设计。

原则上，也可以实现具有两个电极的UV增强器，装入另外的器件、例如电容器(US4,987,344)或者还有更复杂的激发装置(US4,721,888)也是可行的，以便限制经过UV增强器的电流。但是通常实现下述UV增强器，所述UV增强器具有内部的和外部的电极并且利用介电阻挡放电。所述UV增强器是相对低成本的。本发明的主要特征以编号的形式列举为：

方案1.一种具有点火辅助装置的高压放电灯，所述高压放电灯具有放电器皿，所述放电器皿安装在外泡壳中，其中UV增强器作为点火辅助装置安装在所述外泡壳中，其中所述UV增强器具有带有内壁和端侧以及纵轴线的对UV透明的罐状的容器，其中所述容器以其内壁围成用能够放射UV辐射的气体来填充的空腔，其特征在于，在所述空腔中安装有内部的薄膜状的、具有端侧的边缘的电极，使得所述端侧的边缘的至少一部分至少靠近所述容器的端侧，并且其中，外部电极在外部安置在所述容器的附近。

方案2.根据方案1所述的高压放电灯，其特征在于，在所述空腔中的薄膜状的所述电极基本上平行于所述纵轴线延伸。

方案3.根据方案1所述的高压放电灯，其特征在于，所述电极的在所述空腔中的长度LF与所述容器的内部容积的轴向长度L的比为至少0.9并且优选为至少1.0。

方案4.根据方案4所述的高压放电灯，其特征在于，所述薄膜的长度LF超过所述空腔的长度。

方案5.根据方案4所述的高压放电灯，其特征在于，所述薄膜的端侧至少局部地接触所述容器的端侧或者至少局部地固定在所述容器的端侧中，其中所述容器的端侧被削平或者作为拱顶而凸形地或凹形地拱起。

方案6.根据方案1所述的高压放电灯，其特征在于，所述薄膜的宽度明显小于所述容器的内径。

方案7.根据方案1所述的高压放电灯，其特征在于，所述薄膜被折叠成，使得其平行于所述纵轴线具有至少一个弯曲部或折弯部。

方案8.根据方案1所述的高压放电灯，其特征在于，薄膜状的所述电极在其端侧上逐渐变尖。

方案9.根据方案1所述的高压放电灯，其特征在于，所述容器是圆柱形的。

方案10.根据方案10所述的高压放电灯，其特征在于，所述薄膜的宽度比所述容器的内径小至少30％。

附图说明

下面，应当根据多个实施例详细阐明本发明。附图示出：

图1示出具有点火辅助装置的高压放电灯的示意图(图1a)和局部图(图1b)；

图2示出呈石英玻璃实施方案的UV增强器的不同的实施例(图2a至2h)；

图3示出图2中的所选定的实施例的俯视图；

图4示出具有已装入的薄膜的实施例的俯视图；

图5示出具有变形的放电器皿的实施例的俯视图；

图6示出具有变形的放电器皿的实施例的侧视图；

图7示出具有优选的棱边构型的薄膜的实施例；

图8示出UV增强器的另一实施例。

具体实施方式

在图1中示出金属卤化物灯1的示意图(图1a)，其中，由PCA制成的放电器皿2包含在由石英玻璃制成的外泡壳3中，所述外泡壳借助灯头4封闭。放电器皿2具有两个设置有毛细管5的端部。

放电器皿2设有本身已知的金属卤化物填充物。借助于支架6将所述放电器皿固持在外泡壳3中，所述支架具有短的支架线7和长的弧形线8。在第一毛细管5上设有UV增强器10，所述UV增强器经由引线11与短的支架线7连接。也称作外部电极的对此的配对电极是薄膜带9，所述薄膜带从弧形线8朝UV增强器10延伸并且半圆形地包围所述UV增强器。原则上，线或者距UV增强器10的足够接近的弧形线满足配对电极的功能。优选的是尽可能小的间距以及尽可能大的接触区域，所述接触区域不仅包括尖部，而且包括至少一个四分之一圆至半圆，如这在图1b中示出。

图2a示出UV增强器10的容器或放电器皿12的细节。容器12原则上是由石英玻璃制成的具有侧壁13、底部部件14和拱顶15的罐状的或杯状的管。容器也能够不同地成形并且其也能够由硬质玻璃制成。对于本发明重要的是，容器12具有：由卤素气体构成的填充物；或者还有卤素气体与稀有气体的组合，尤其是潘宁混合物或氩气。

容器12具有管状的空腔17，电极18从一侧、即底部部件14伸入到所述空腔中。电极在与底部部件14相关联的箍缩部16中被密封。

电极18的在容器12中的长度显著长于空腔17的长度L。其优选比L长至少20％。在此，根据图2a的电极18在空腔中被弯曲，使得其弹性地贴靠在两个相对置的侧壁上。因此，电极在弯曲部附近具有弯曲部。

空腔17在任何情况下都必须足够大，以便能够容纳单独的电极18，其中UV增强器根据介电阻挡放电的原理工作。电极18是销或者也优选是薄膜，其大多由W或Mo构成。所述电极在外部的端部19上设置有接触线11，见图1。电极18被引入到空腔17中。然后，将填充气体充入到空腔17中并且尤其借助箍缩部16来封闭空腔。

在图2b中示出一个实施例，其中电极具有折弯部，所述折弯部设置在拱顶15的附近。

在图2c中示出一个实施例，其中电极18在轴线上被剖开进而形成轴向的主干19和两个分支20。两个分支20朝两侧弯曲。显然地，该构型也能够以不同的方式通过例如在主干19上设置两个单独的分支或还有更多分支的方式而产生。

在图2d中示出一个实施例，其中电极18在轴线上被剖开进而形成轴向的主干19和两个分支20。两个分支20朝两侧折弯。显然地，该构型也能够以不同的方式通过例如在主干19上设置两个单独的分支或还有更多分支的方式产生。

替选地，根据图2e，容器12设有加厚的、凸形拱起的拱顶25，但是这种加厚部不是绝对必要的。薄膜状的电极18以其尖部26贴靠在凹形拱起的拱顶15的内壁上(如在图2a中)或者贴靠在加厚的拱顶25上。薄膜18略长于容器12的内部长度。由此所述薄膜例如略微变形。根据薄膜的在内部容积中的长度LF与内部容积的轴向长度L之比(数值LF/L优选位于1.0至1.2的范围中)以及与容器的内径之比，薄膜仅轻微地朝内壁弯曲或者甚至接触内壁，如后者在图2e中示出。但是，当LF/L刚好低于1时，即尤其在0.9或者自0.95起时，则满足作为有效的UV增强器的作用。

该实施例如下制成：在熔化抽气尖端的过程期间，其中构成圆顶，薄膜状的电极18沿朝箍缩部16的方向挤压石英玻璃。取决于相对于大气压降低的填充压强，在熔化时，抽气尖端的黏稠的玻璃被拉入到UV增强器的内腔中。Mo薄膜球状地贴靠在圆柱形的壁上的边界条件是Mo薄膜的尽可能小的厚度。典型地，为此应用具有<20μm、尤其是5μm至20μm的厚度的Mo薄膜，所述Mo薄膜因此具有低的刚性并且能够由于所安置的抽气尖端而容易地鼓起。

当然，根据附图4a-4c的侧向折叠的或弯曲的薄膜不能够附加地沿纵向方向鼓起，因为在此Mo薄膜在纵向方向上的刚性过大。所述Mo薄膜在此大致在放电器皿的中央贴靠在内壁上。在此，薄膜上棱边26仍设置在气体腔中。对于该变型形式而言，薄膜的长度优选位于L的105％至115％的范围内。

替选地，根据图2f示出类似的实施例，其中薄膜上棱边27嵌入在通过熔化而形成的圆顶25中。对于该变形型式而言，薄膜的长度优选位于L的115％至130％的范围内。

在图2g中示出另一实施例。在此，将薄膜状的电极18多次折弯。其在此也在加厚的圆顶25的熔化过程中被挤压，使得得到多个折弯点30，在所述折弯点上，电极18靠近容器的内壁。

填充物的具体的实施例是下述UV增强器，其中使用用0.5体积％氯气Cl₂混合的氪气作为填充气体。UV增强器示出激子线KrCl*在222nm波长处的强的UV辐射。冷填充压强位于500mbar-700mbar的范围中。

图2的实施例原则上分别良好地适合于：与外部电极共同作用。在此有利的是，应用外部电极，所述外部电极在容器12的圆柱形部件的中央环形地包围UV增强器并且尤其具有平面状的延展。例如，应用薄膜带32或被压平的线。对此参见图2h中的视图。

在得出内部电极18处的尽可能高的电场强度的区域中获得构成放电的高的可能性。这能够通过在外部电极32和内部电极18之间存在尽可能小的间距来实现。对于由UV增强器产生的UV辐射的尽可能高的强度而言有利的是，提供尽可能多的满足这种条件的位置。因此，期望内部电极18到侧壁13的、更确切地说尽可能在外部电极32的高度上的尽可能多的接触点。特别地，这适用于根据图2g的实施例。

图3a示出图2a和2b的实施例的俯视图。薄膜的宽度B优选为容器12的内径的40％至80％。

图3b示出图2c和2d的实施例的俯视图。薄膜的宽度B优选为容器12的内径的40％至80％。在此，分支20尤其不对称地从薄膜切出，使得其宽度B1和B2相差至少20％。在此适用B＝B1+B2。

对于根据图2a和2b的实施例而言，得出四个点，侧壁13的薄膜状的电极18尤其靠近所述点或者甚至接触所述点。对于根据图2c和2d的实施例而言，这是两个点。对于根据图2g的实施例而言，是更多的点，其中数量与电极18的折叠的次数相关。

另一实施形式应用薄膜38，所述薄膜的宽度C选择成略大于容器12的内径ID，优选的是C＝105％至110％的ID。图4a在上方示出在引入到容器中之前的薄膜18A以便展示其未折叠的宽度C。根据图4A，所述薄膜38装入到圆柱形的部件中。在此，薄膜在装入之前单次地或多次地被弯曲或折弯，使得所述薄膜能够被引入到容器12中并且在那里由于其弹力而向外展开进而贴靠在侧壁13上。

图4a示出一个具有折弯部40的实施例，图4b示出一个具有多个折弯部40的eo38的实施例，并且图4c示出一个具有平缓的弯曲部41的实施例。

在此，一个优选的实施例具有根据图4d的成形的薄膜上棱边。在此，指向拱顶25的上棱边42三角形地逐渐变尖，这使得将薄膜状的电极38引入到容器12中变得容易。在此重要的仅是：电极的指向拱顶25的区域逐渐变尖。所述逐渐变尖例如能够通过折弯薄膜棱边进行或者已经在薄膜的切割过程中进行。

图5示出实施例，其中通过容器12的成形来控制电极18和容器12的侧壁13之间的间距。在此，通过收缩容器来缩小间距，使得一定程度上能够限定容器的各两个宽侧和狭长侧。该布置原则上具有下述优点：薄膜状的电极18能够容易地穿入到容器12中，其方式为：所述电极经由宽侧穿入并且此后被转动。替选地，以反转的顺序进行上述内容。容器12最初是圆柱形的，引入薄膜并且然后才将容器变形。所述变形尤其能够连同箍缩过程一起执行，其中总归需要加热容器12。在此，在理想情况下，电极18接触侧壁或者至少非常接近所述侧壁。

图5a示出实施例，其中容器12最初是圆柱形的、然后椭圆形地变形。在此，电极18的棱边贴靠在狭长侧48上并且横向于宽侧49。

图5b示出一个实施例，其中容器在薄膜棱边50的高度上被压入并且形成凹部51。

图5c示出一个实施例，其中容器12被侧向地压平进而形成狭长侧48。

图6a至6d示出变形在纵向方向上的可能的延展。凹部能够是局部的以及点状的，如在图6a中示出，或者能够在比收缩部52更大的轴向长度上扩展，参见图6b。在此，外部电极35优选刚好设置在收缩部52或凹部51的高度上。借助这种布置，尤其能够可靠地实现降低UV增强器的点火电压。

图6c示出UV增强器的另一实施例，其中寻求在容器的压平的端侧55的区域中的最小间距。在此，端侧被极其强烈地压平，以便在其整个长度之上与在那里终止的薄膜边缘24(理解为横向于容器的轴向长度)接触。该薄膜在此基本上是没有弯曲的直线。

在图6d中，将拱顶25水滴状地加厚并且将电极18作为薄膜引入至拱顶25中。在这两种情况下，将外部电极35施加到端侧24或凸形的拱顶25上。薄膜在此基本上是没有弯曲的直线。在另一实施例中，电极18构造成，使得其本身有利于高的电场强度，其方式为：所述电极具有带有尖锐的薄膜棱边的子区域。

此外，薄膜边缘能够有针对性地变形。在图7a至7d示出具体的实施例。高的场强能够通过根据图7a的薄膜边缘的三角形的构型60、通过图7b的矩形的构型61、或图7c的半圆形的部分62、或图7d的狭缝63来实现。

此外，如在锯片中已知，错位或者倾斜的定向是可行的。

典型地，应用由钼制成的薄膜作为电极，所述薄膜尤其用降低电子逸出功的物质掺杂。对此尤其合适的是：钇、铈和或镧的氧化物。具体的实施例应用具有0.5重量％至0.7重量％的Y₂O₃、混合的氧化物Ce₂O₃/Y₂O₃或甚至Ce₂O₃/Y₂O₃/La₂O₃的混合物。

附加地，为了降低点火电压，能够用金属合金或者陶瓷层或者还有其他可容易地离子化的材料进行覆层，其中金属合金尤其包含下述元件中的至少一种：Ru、Ti、Ta、Nb；所述陶瓷层尤其选自氮化物、氧化物、硅化物；其他可容易地离子化的材料尤其是具有极其高的钾含量的钨材料等。

此外，证实为有利的是，在内腔中将薄膜的至少一部分粗化、尤其通过喷砂来进行。这由于由此产生的微尖部而改进了可点燃性。

UV增强器的另一实施例在图8中示出。在此，容器由石英玻璃、硬质玻璃或者还有陶瓷制成。作为电极58，线螺线形地或螺丝形地沿着圆柱形容器12的侧壁引导，见图8a。在此，线作用为穿引部，而不必应用用于密封的薄膜。在应用石英玻璃时，原则上需要用于箍缩的薄膜。所述薄膜能够通过优选将电极58的线在其密封的端部61上弄平或者充分压平而省去。

因此，薄膜整体地安置到电极58的线上，但是所述薄膜也能够单独地被安置。而常规的UV增强器通常需要典型3.5kV的点火电压，根据本发明的实施形式能够将点火电压向下降低到典型地至1kV的数值。

具有含卤化物的填充气体的填充物、尤其是具有卤素的稀有气体防止在使用寿命期间变黑。此外，所述填充物提高激子辐射的比例。具体的实例是具有C12或Br2或J2的氩气。但是纯的氩气作为填充气体也是足够的。尤其能够应用含卤化物的添加物、如二溴甲烷(DBM)。具体的示例是具有2000ppm至10000ppm的DBM添加物的氩气。

Claims

1.一种具有点火辅助装置的高压放电灯，所述高压放电灯具有放电器皿，所述放电器皿安装在外泡壳中，其中UV增强器作为点火辅助装置安装在所述外泡壳中，其中所述UV增强器具有带有内壁和端侧以及纵轴线的对UV透明的罐状的容器，其中所述容器以其内壁围成用能够放射UV辐射的气体来填充的空腔，所述容器具有侧壁、底部部件和前端，其特征在于，在所述空腔中安装有内部的具有端侧的边缘的薄膜状的电极，使得所述薄膜状的电极被密封在所述容器的所述底部部件的箍缩密封中，其中所述电极具有端侧的边缘，所述端侧的边缘与所述电极的被密封的端相对，并且其中，外部电极在外部安置在所述容器的附近，其中所述薄膜状的电极的所述端侧的边缘安置在所述容器的前端上并且其中所述薄膜状的电极是没有弯曲的直线。

2.根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，在所述空腔中的所述薄膜状的电极基本上平行于所述纵轴线地延伸。

3.根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，所述薄膜状的电极的端侧至少局部地接触所述容器的端侧或者至少局部地固定在所述容器的端侧中，其中所述容器的端侧被削平或者作为拱顶而凸形地或凹形地拱起。

4.根据权利要求1所述的高压放电灯，其特征在于，所述薄膜状的电极的宽度明显小于所述容器的内径。

5.根据权利要求l所述的高压放电灯，其特征在于，所述薄膜状的电极在其端侧逐渐变尖。

6.根据权利要求l所述的高压放电灯，其特征在于，所述容器是圆柱形的。

7.根据权利要求l或2所述的高压放电灯，其特征在于，所述薄膜状的电极的宽度比所述容器的内径小至少30％。