DE102005007672A1

DE102005007672A1 - Brenner für eine Gasentladungslampe

Info

Publication number: DE102005007672A1
Application number: DE200510007672
Authority: DE
Inventors: Sascha Dolenec; Dieter Dr. Jestel; Ulrich Dr. Köhler; Burkhard Dr. Leifhelm; Martin Niehaus; Reinhard Dr. Wille
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2005-02-19
Filing date: 2005-02-19
Publication date: 2006-09-07

Abstract

Brenner (1), geeignet für eine Gasentladungslampe, der ein Entladungsgefäß (2), das eine Brennkammer (3) einschließt, in der ein Gas, Salze und ein Potentialformer enthalten sind, mindestens zwei Elektroden, die sich von gegenüberliegenden Seiten in die Brennkammer (2) erstrecken und zwischen denen während des Betriebs ein Entladungsbogen ausgebildet ist, wobei das Entladungsgefäß (2) aus einem Quarzglasröhrchen (10) hergestellt ist, derart, dass eine Außenfläche (6) des Entladungsgefäßes (2) von Einkerbungen und Querschnittssprüngen frei ist.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brenner, geeignet für eine Gasentladungslampe, der ein Entladungsgefäß, das eine Brennkammer einschließt, in der ein Gas, Salze und ein Potentialformer enthalten sind, sowie mindestens zwei Elektroden, die sich von gegenüberliegenden Seiten in die Brennkammer erstrecken und zwischen denen während des Betriebs ein Entladungsbogen ausgebildet ist, umfasst.
Brenner der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen bereits bekannt.
Ein Nachteil der vorbekannten Brenner besteht insbesondere darin, dass sie eine relativ aufwändig geformte Brennkammer aufweisen, welche die mechanische Stabilität des Brenners bei Torsions- oder Biegebelastungen beinträchtigen kann. Beispielsweise können in besonders ausgeprägt ausgeformten Bereichen auf einer Außenfläche des Entladungsgefäßes Kerbeffekte auftreten. Ferner ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Brennern ein Überkolben erforderlich, um ultraviolette Strahlung, die während des Betriebs entsteht, zu absorbieren.
Darüber hinaus verursacht die Herstellung der Brenner relativ hohe Kosten, da für die besondere Formung der Brennkammer zusätzliche Arbeitsschritte erforderlich sind.
Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brenner vorzuschlagen, der eine hohe mechanische Stabilität aufweist und dabei einfach und kostengünstig hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Brenner der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass das Entladungsgefäß aus einem Quarzglasröhrchen hergestellt ist, derart, dass eine Außenfläche des Entladungsgefäßes von Einkerbungen und Querschnittssprüngen frei ist. Durch die Verwendung eines herkömmlichen Quarzglasröhrchens kann das Entladungsgefäß sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden. Ferner wird erreicht, dass sich der Querschnitt des Entladungsgefäßes über dessen gesamte Länge nicht oder nur sehr unwesentlich ändert. Auf diese Weise kann die bruchgefährdende Wirkung von Einkerbungen beziehungsweise Querschnittssprüngen auf der Außenfläche des Entladungsgefäßes vermieden werden, so dass sich die mechanische Stabilität des Entladungsgefäßes erhöht, da keine konstruktiv bedingten Kerbeffekte auftreten.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Brennkammer an ihren Stirnseiten durch Bereiche begrenzt, die durch lokales Einschmelzen des Quarzglasröhrchens erhalten werden. Das lokale Einschmelzen des Quarzglasröhrchens kann dabei vorzugsweise in einem Hochdruckofen erfolgen. Es hat sich gezeigt, dass der Außendurchmesser des Entladungsgefäßes in den Abschnitten, in denen das Quarzglasröhrchen lokal eingeschmolzen wurde, unter Umständen geringfügig kleiner sein kann als der Außendurchmesser des Quarzglasröhrchens, das zur Herstellung des Entladungsgefäßes eingesetzt wird. Von diesen geringfügigen lokalen Änderungen des Außendurchmessers geht jedoch keine nennenswerte Kerbwirkung aus, welche die mechanische Stabilität des Entladungsgefäßes negativ beeinflussen könnte. Gegebenenfalls kann das Quarzglasröhrchen während des Schmelzvorgangs leicht gestaucht werden, um auch diese geringfügigen Änderungen des Außendurchmessers des Entladungsgefäßes zu vermeiden.

Vorzugsweise ist das Entladungsgefäß im Wesentlichen zylindrisch, vorzugsweise im Wesentlichen kreiszylindrisch, ausgeführt.

Es kann vorgesehen sein, dass die Brennkammer mindestens abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisch, vorzugsweise im Wesentlichen kreiszylindrisch, ausgeführt ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Brennkammer entlang ihres Umfangs durch eine Wandung begrenzt ist, die mindestens abschnittsweise in einem Bereich, unterhalb dessen sich während des Betriebs des Brenners der Entladungsbogen ausbildet, eine im Wesentlichen konstante Wandstärke aufweist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Wandung der Brennkammer einfach gekrümmt. Dadurch können nachteilige Linseneffekte vermieden werden, die bei den aus dem Stand der Technik bekannten Brennern mit zweifach gekrümmten Wandungen der Brennkammer auftreten, so dass das Licht, das während des Betriebs in der Brennkammer generiert wird, mit Hilfe einer dem Brenner zugeordneten Abbildungsoptik einfacher abgebildet werden kann.

Um die Transparenz zu erhöhen und mikroskopische Glasdefekte zu vermeiden, kann die Außenfläche des Entladungsgefäßes flammpoliert sein. Während des Flammpolierens erfolgt ein kontrolliertes Schmelzen der Außenfläche des Entladungsgefäßes, um dabei raue Strukturen aufzulösen und den Glättegrad zu erhöhen.

Es besteht die Möglichkeit, dass die Außenfläche des Entladungsgefäßes mindestens abschnittsweise eine Beschichtung aus einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO) aufweist.

Ein derartige TCO-Beschichtung (TCO = transparent conductive oxide, transparentes leitfähiges Oxid) absorbiert ultraviolette Strahlung, die während des Betriebs der Gasentladungslampe entsteht. Darüber hinaus ist eine TCO-Beschichtung elektrisch leitend.

In einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass zwischen der Außenfläche des Entladungsgefäßes und der TCO-Beschichtung mindestens abschnittsweise eine Haftvermittlungsschicht aufgebracht ist. Dadurch kann die Haltbarkeit der TCO-Beschichtung verbessert werden.

Auf der TCO-Beschichtung kann mindestens abschnittsweise eine Schutzschicht aus Siliziumdioxid oder Titandioxid aufgebracht sein.

ZEICHNUNGEN
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners, der für eine Gasentladungslampe geeignet ist, ist in den anliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen
1 einen Längsschnitt durch einen Brenner mit einem Entladungsgefäß, das eine Brennkammer einschließt;
2 einen Längsschnitt durch ein Quarzglasröhrchen, aus dem der Brenner gemäß 1 hergestellt ist.
BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brenners 1 in einem Längsschnitt gezeigt. Der Brenner 1 umfasst ein Entladungsgefäß 2, das einen Hohlraum aufweist, in dem eine Brennkammer 3 ausgebildet ist. Die zum Betrieb des Brenners 1 benötigten Elektroden, die von gegenüberliegenden Seiten in die Brennkammer 3 hineinragen, sind aus Vereinfachungsgründen in 1 nicht explizit gezeigt.
Das Entladungsgefäß 2, das in diesem Ausführungsbeispiel ein einstückiger Körper aus Quarzglas ist, ist aus einem Quarzglasröhrchen 10 hergestellt, das in 2 ebenfalls im Längsschnitt dargestellt ist. Das Quarzglasröhrchen 10 hat die Form eines hohlen Kreiszylinders und weist eine Außenwand 11 auf, die eine definierte Wandstärke besitzen. Der Innendurchmesser d des für die Herstellung eingesetzten Quarzglasröhrchens 10 ist so gewählt, dass er dem Innendurchmesser der Brennkammer 3 nach der Herstellung des Brenners 1 entspricht.
Bei der Herstellung wird das Quarzglasröhrchen 10 mit den Elektroden, die hier nicht explizit dargestellt sind, bestückt und lokal (vorzugsweise in einem Hochdruckofen) eingeschmolzen, um Bereiche 5a, 5b zu erzeugen, die die Brennkammer 3 an ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten begrenzen. Während der Herstellung wird eine Füllung aus einem Gas (beispielsweise Xenon), Salzen und einem Potentialformer (beispielsweise Quecksilber oder Zinkjodid) in die Brennkammer 3 eingebracht, bevor die Brennkammer 3 endgültig gegenüber ihrer Umgebung abgedichtet wird. Die Füllung wird für die Erzeugung einer Gasentladung in der Brennkammer 3 während des Betriebs der Gasentladungslampe benötigt.
Die Brennkammer 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel in Längsrichtung betrachtet ebenfalls abschnittsweise die Form eines hohlen Kreiszylinders auf. Die Brennkammer 3 ist dabei entlang ihres Umfangs durch eine Wandung 4 begrenzt, die in einem Bereich unterhalb dessen sich während des Betriebs des Brenners 1 der Entladungsbogen ausbildet, eine konstante Wandstärke aufweist. Die Wandstärke und die Krümmung der Wandung 4 der Brennkammer 3 entsprechen dabei der Dicke und der Krümmung der Außenwand 11 des Quarzglasröhrchens 10, das zur Herstellung des Entladungsgefäßes 2 eingesetzt wird.
Der Innendurchmesser d der Brennkammer 3 ist im Vergleich zu ihrer Ausdehnung in Längsrichtung verhältnismäßig gering, so dass sich während des Betriebs der Gasentladungslampe ein relativ gerader Entladungsbogen zwischen den beiden Elektroden ausbilden kann. Da die Wandung 4, die die Brennkammer 3 entlang ihres Umfangs seitlich begrenzt, eine konstante Wandstärke aufweist und keine zweifache Krümmung aufweist, die eine spürbare Linsenwirkung auf das in der Brennkammer 3 generierte Licht ausüben kann, liefert das hier gezeigte Entladungsgefäß Vorteile bei der optischen Abbildung des Lichts.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Brenners 1 besteht darin, dass die Außenfläche 6 des Entladungsgefäßes 2 von Einkerbungen und Querschnittssprüngen frei ist. Auf diese Weise kann eine hohe mechanische Stabilität des Entladungsgefäßes 2 erreicht werden, da keine konstruktiv bedingten Kerbeffekte auftreten. Einkerbungen und Querschnittssprünge auf der Außenfläche 6 des Entladungsgefäßes 2, die vor allem bei Torsions- und Biegebelastungen bruchgefährdend wirken, können somit vollständig vermieden werden.
Die glatte Außenfläche 6 des Entladungsgefäßes 2, die gegebenenfalls zur Verbesserung der Oberflächenqualität auch flammpoliert sein kann, eignet sich ferner für eine Beschichtung, die mindestens abschnittsweise auf der Außenfläche 6 aufgebracht sein kann. Beispielsweise kann mindestens abschnittsweise eine Beschichtung aus einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO) auf der Außenfläche 6 des Entladungsgefäßes 2 aufgebracht sein. Die TCO-Beschichtung kann zum Beispiel aus Indium-Zinn-Oxid bestehen. TCO-Beschichtungen sind elektrisch leitend und absorbieren ultraviolette Strahlung, die beim Betrieb der Gasentladungslampe entsteht. Bei den aus dem Stand der Technik vorbekannten Brennern wird stets ein zusätzlicher Glaskolben für die Absorption der ultravioletten Strahlung benötigt, auf den somit verzichtet werden kann.

Claims

Brenner (1), geeignet für eine Gasentladungslampe, umfassend: – ein Entladungsgefäß (2), das eine Brennkammer (3) einschließt, in der ein Gas, Salze und ein Potentialformer enthalten sind; – mindestens zwei Elektroden, die sich von gegenüberliegenden Seiten in die Brennkammer (2) erstrecken und zwischen denen während des Betriebs ein Entladungsbogen ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß (2) aus einem Quarzglasröhrchen (10) hergestellt ist, derart, dass eine Außenfläche (6) des Entladungsgefäßes (2) von Einkerbungen und Querschnittssprüngen frei ist.
Brenner (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (3) an ihren Stirnseiten durch Bereiche (5a, 5b) begrenzt ist, die durch lokales Einschmelzen des Quarzglasröhrchens (10) erhalten werden.
Brenner (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß (2) im Wesentlichen zylindrisch, vorzugsweise im Wesentlichen kreiszylindrisch, ausgeführt ist.
Brenner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (3) mindestens abschnittsweise im Wesentlichen zylindrisch, vorzugsweise im Wesentlichen kreiszylindrisch, ausgeführt ist.
Brenner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkammer (3) entlang ihres Umfangs durch eine Wandung (4) begrenzt ist, die mindestens abschnittsweise in einem Bereich, unterhalb dessen sich während des Betriebs des Brenners (1) der Entladungsbogen ausbildet, eine im Wesentlichen konstante Wandstärke aufweist.
Brenner (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (4) der Brennkammer (3) einfach gekrümmt ist.
Brenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (6) des Entladungsgefäßes (2) flammpoliert ist.
Brenner (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche (6) des Entladungsgefäßes (2) mindestens abschnittsweise eine Beschichtung aus einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO) aufweist.
Brenner (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenfläche (6) des Entladungsgefäßes (2) und der TCO-Beschichtung mindestens abschnittsweise eine Haftvermittlungsschicht aufgebracht ist.
Brenner (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der TCO-Beschichtung mindestens abschnittsweise eine Schutzschicht aus Siliziumdioxid oder Titandioxid aufgebracht ist.