DE112011102152T5

DE112011102152T5 - Keramische Bogenentladungsröhre für eine Entladungslampe und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE112011102152T5
Application number: DE112011102152T
Authority: DE
Inventors: Agoston Boroczki; Istvan Csanyi; Christopher E. Omalley; Attila Agod; Shanmugam Venkatachalam Ravi; Guy Hentry Turner; Venkata Subbaiah Chennamshetty
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2010-06-25
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2013-05-29
Also published as: TW201222620A; KR20130098893A; CN102959676A; WO2011162887A3; JP2013531343A; WO2011162887A2; US20110316406A1; US8319431B2

Abstract

Hochdruckentladungslampe und Verfahren zur Herstellung derselben mit einer Bogenentladungsröhre, die eine Entladungskammer definiert, wobei gegenüberliegende Enden der Röhre jeweils eine Elektrode aufnehmen, die sich in die Entladungskammer hinein erstreckt, und einen axialen Spalt dazwischen definieren. Eine Wärmeabschirmung erstreckt sich von jedem gegenüberliegenden Ende der Bogenentladungsröhre aus und definiert einen radialen Spalt mit der Röhre. Die Wärmeabschirmungen erstrecken sich in einigen Ausführungsformen von Endstopfen in der Bogenentladungsröhre aus; und in einer anderen Ausführungsform nutzen sie integral mit einer Bogenentladungsröhre ausgebildete Teile, wobei die Röhrenteile zusammengefügt werden.

Description

HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung betrifft keramische Bogenentladungsröhren für eine Hochdruckentladungslampe (HID-Lampe), wie beispielsweise eine keramische Halogenmetalldampf-Entladungslampe oder eine Hochdruck-Natriumdampflampe, und ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Bogenentladungsröhren für derartige Lampen.
Entladungslampen, wie beispielsweise keramische Halogenmetalldampf-Entladungslampen, erzeugen Licht durch Ionisation eines Füllstoffs, wie beispielsweise einer Mischung aus Metallhalogeniden und Quecksilber oder seiner Alternative in quecksilberfreien Entladungslampen als ein Puffer/Spannungserhöhungsmaterial wie Quecksilber in quecksilberhaltigen Lampen, mittels eines zwischen zwei Elektroden verlaufenden Lichtbogens, der aufgrund der Ionisation des Füllstoffs ein Entladungsplasma bildet. Die Elektroden und der Füllstoff sind innerhalb einer lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Entladungskammer dichtend eingeschlossen, die den Druck des unter Spannung gesetzten Füllmaterials aufrechterhält und dem emittierten Licht ermöglicht hindurchzutreten. Der Füllstoff, der auch als „Dosis” bezeichnet wird, sendet in Abhängigkeit davon, dass sie durch den Lichtbogen angeregt wird, eine auch als „Licht” bezeichnete sichtbare elektromagnetische Strahlung mit einer gewünschten spektralen Energieverteilung aus.
Die Bogenentladungsröhre in einer Hochdruckentladungslampe kann aus einem Material, wie beispielsweise gebranntem Siliziumdioxid, hergestellt sein, das auch als „Quarzglas” bezeichnet wird, das zu der gewünschten Geometrie der Entladungskammer geformt wird, nachdem es bis zu einem erweichten Zustand erhitzt worden ist. Quarzglas weist jedoch bestimmte Nachteile auf, die von seinen reaktiven chemischen Substanzen sowie seinen thermodynamisch instabilen strukturellen Eigenschaften bei hohen Betriebstemperaturen herrühren. Zum Beispiel reagiert die Halogenidfüllung bei Temperaturen von mehr als etwa 950°C bis 1000°C mit dem Quarzglas, wobei dieser Prozess Silikate und Silikathalogenide erzeugt und auf diese Weise die effektive Menge der Bestandteil der Füllung reduziert. Erhöhte Temperaturen bewirken ferner, dass Natrium durch die Quarzwand hindurchdringt. Diese Füllstoffverarmungsphänomene bewirken eine Farbverschiebung im Laufe der Zeit, was die Nutzungslebensdauer der Lampe reduziert. Außerdem tritt bei hohen Temperaturen auch eine Umwandlung des Quarzglases von einer amorphen Phase in eine kristalline Phase („Rekristallisation”) auf, die die mechanische Festigkeit und optische Übertragung der Entladungskammerwand verringert.
Keramische Bogenentladungsröhren wurden entwickelt, um bei relativ hohen Temperaturen mit einer verbesserten Farbsteuerung, verbesserten Farbwiedergaben und Leuchteigenschaften zu funktionieren und dabei Reaktionen der Entladungskammerwand mit dem Füllmaterial deutlich zu reduzieren. Zum Beispiel ist es bekannt, lichtdurchlässige, aus polykristallinem Aluminiumoxid gesinterte Körper zu verwenden, was einer Strahlung im sichtbaren Wellenlängenbereich ermöglicht hindurchzutreten und den Körper zur Verwendung als eine Bogenentladungsröhre für Hochdruck-Natrium- und keramische Halogenmetalldampf-Entladungslampen nützlich macht.
Wenn in manchen Anwendungen Entladungslampen mit keramischer Bogenentladungsröhre in einer horizontalen Anordnung verwendet werden, wie z. B. in Kraftfahrzeugscheinwerferanwendungen, ist der Lichtbogen zwischen den Elektroden, der das Plasma zur Erzeugung von Licht erzeugt, in Form eines nach oben gewölbten Profils konfiguriert, was an den oberen Wandoberflächen der Bogenentladungsröhre unzulässig hohe Temperaturen hervorruft. Diese extrem hohe „heiße Stellen”-Temperatur und die zugehörigen Temperaturgradienten, die innerhalb der Entladungskammerwand entstehen, führen zu unzulässig hohen thermisch bedingten mechanischen Beanspruchungen in der Bogenentladungsröhrenanordnung. Eine Einwirkung dieser übermäßigen Temperatur und thermischen Beanspruchungen hat bisher zu einer reduzierten Zuverlässigkeit der Lampe geführt; und in Anwendungen, wie beispielsweise für Kraftfahrzeuge, hat dies zu einem vorzeitigen Lampenausfall aufgrund einer Rissentstehung und -ausbreitung innerhalb der Bogenentladungsröhrenanordnung, kostspieligen Austauschvorgängen und einer begleiteten Benutzerunzufriedenheit geführt.
Somit ist es erwünscht, einen Weg oder Mittel zur Verhinderung zu hoher Temperaturen und thermischer Beanspruchungen in den keramischen Bogenentladungsröhrenanordnungen von Bogenentladungslampen und insbesondere dort zu finden, wo derartige Lampen mit der Bogenentladungsröhre in einer horizontalen Ausrichtung angeordnet werden, wie dies z. B. im Fall von Kraftfahrzeugscheinwerferanwendungen vorzufinden ist.
KURZBESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung beschreibt eine Hochdruckentladungslampe, die eine keramische Bogenentladungsröhre mit einem im Wesentlichen rohrförmigen Element in ihrem zentralen Abschnitt aufweist, der eine Entladungskammer zwischen gegenüberliegenden Enden dieses zentralen Bogenentladungsröhrenelementes definiert, wobei eine Öffnung in jedem der gegenüberliegenden Enden vorgesehen ist, um eine Elektrode aufzunehmen. Eine Wärmeabschirmung erstreckt sich von jedem der gegenüberliegenden Enden des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes ins Innere der Entladungskammer und definiert einen radialen Spalt mit der Wand des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes. Eine Elektrode ist in jedem der gegenüberliegenden Endöffnungen aufgenommen und erstreckt sich in die Entladungskammer hinein; und die Wärmeabschirmung erstreckt sich von jedem gegenüberliegenden Ende des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes aus nach innen, um so dazwischen einen axialen Spalt zu bilden.
In einer beispielhaften Variante der Entladungslampe gemäß der vorliegenden Offenbarung weist das die Entladungskammer bildende im Wesentlichen rohrförmige keramische Element einen Endstopfen auf, der in jedem gegenüberliegenden Ende eingeschmolzen ist, wobei in den Endstopfen Öffnungen für die Elektroden vorgesehen sind; und die Wärmeabschirmung erstreckt sich von jedem Endstopfen aus nach innen. Der Endstopfen ist mit dem im Wesentlichen rohrförmigen Element verschmolzen; und die Wärmeabschirmung kann als ein einstückiges Teil mit dem Endstopfen integral ausgebildet oder ein mit diesem verschmolzenes gesondertes Element sein.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform können die mehreren axial beabstandeten Ringe an der Wärmeabschirmung verwendet werden, um den radialen Spalt mit dem im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Element zu schaffen, wobei die Ringe mit der Wärmeabschirmung und dem im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Element verschmolzen sind, um mehrere axial beabstandete ringförmige Kammern zu bilden, die mehrere radiale Zwischenräume zwischen der Wärmeabschirmung und dem im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Element definieren. In einer anderen Variante können die ringförmigen Zwischenräume durch Nuten gebildet sein, die in den Endstopfen ausgebildet sind, um dadurch die Notwendigkeit dafür, dass gesonderte Ringe mit dem Endstopfen verschmolzen werden müssen, zu beseitigen.
In einer weiteren beispielhaften Variante kann der Bereich des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes, der die Entladungskammer definiert, eine ringförmige Ausbauchung aufweisen, um eine Vergrößerung des Durchmessers der Entladungskammer in dem Bereich des Plasmas, in dem der axiale Spalt zwischen den Wärmeabschirmungen angeordnet ist, zu erzielen.
In einer weiteren Variante kann die Wärmeabschirmung mehrere einzelne Finger aufweisen, die sich von den Endstopfen axial nach innen erstrecken und angeordnet sind, um bogenförmige Zwischenräume dazwischen zu definieren, die den radialen Spalt zwischen der Wärmeabschirmung und dem im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Element bilden.
In einer weiteren Variante kann die Bogenentladungsröhre in Form von zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Halbgliedern bzw. -teilen, die jeweils mit den geschlossenen gegenüberliegenden Enden integral ausgebildet sind, und einer Wärmeabschirmung, die integral damit ausgebildet und sich davon in Axialrichtung erstreckt, ausgebildet sein. In jedem der gegenüberliegenden Enden sind Öffnungen integral eingeformt, um darin Elektroden aufzunehmen. Die beiden Bogenentladungsröhren-Halbglieder werden anschließend miteinander verschmolzen oder gesintert, um eine geschlossene Entladungskammer innerhalb der Bogenentladungsröhrenanordnung zu bilden.
Der radiale Spalt oder die radialen Zwischenräume zwischen der Wärmeabschirmung und dem im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Element, das die Entladungskammer definiert, haben eine reduzierte Wärmeleitung von dem zentralen Abschnitt des Plasmas in der Kammer in Richtung auf die Wand des im Wesentlichen rohrförmigen Elementes sowie eine erhöhte Wärmeableitung in Axialrichtung zu den Endstopfen hin zur Folge; und beide Effekte reduzieren die Temperatur und die Wärmebelastungen in dem zentralen Abschnitt des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes und verringern den axialen Wärmegradienten in dem Element, wodurch im Allgemeinen Wärmebeanspruchungen reduziert werden und die Lebensdauer der Lampe vergrößert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht eine Entladungslampe mit einer keramischen Bogenentladungsröhre;
2a zeigt einen Querschnitt der Komponenten nach 1, die die Bogenentladungsröhre in einer beispielhaften Variante bilden;
2b zeigt einen vergrößerten Teil aus 2a unter Veranschaulichung der Wärmeströmung in diesem;
3 zeigt einen Querschnitt einer weiteren beispielhaften Variante in dem zusammengefügten Zustand vor der Verschweißung;
4 zeigt einen Querschnitt der Variante nach 3 in dem verschmolzenen Zustand im Betrieb mit einem Entladungslichtbogen in dieser;
5 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Variante der Bogenentladungsröhre gemäß der vorliegenden Offenbarung in dem zusammengefügten Zustand vor der Verschmelzung;
6 zeigt einen Querschnitt der Bogenentladungsröhre nach 5 in dem verschmolzenen Zustand und im Betrieb mit einem Entladungslichtbogen in dieser;
7 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Variante der Bogenentladungsröhre gemäß der vorliegenden Offenbarung, die die bauchige oder gewölbte rohrförmige Entladungskammer enthält, wobei die Komponenten in dem zusammengefügten Zustand vor der Verschmelzung veranschaulicht sind;
8 zeigt einen Querschnitt der Variante nach 7 in dem verschmolzenen Zustand und im Betrieb mit einem Entladungslichtbogen in dieser;
9 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Variante der Bogenentladungsröhre gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Teile in dem zusammengefügten Zustand vor der Verschmelzung angeordnet sind;
10 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Variante der Bogenentladungsröhre gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Teile in dem zusammengefügten Zustand vor der Verschmelzung angeordnet sind.
11 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Variante der Bogenentladungsröhre gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Teile in dem zusammengefügten Zustand vor der Verschmelzung angeordnet sind;
12 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Variante der Bogenentladungsröhre gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Wärmeabschirmung durch mehrere sich von dem Endstopfen aus axial nach innen erstreckende Vorsprünge gebildet ist;
13 zeigt einen Querschnitt der Variante nach 12, geschnitten entlang der gestrichelten Anzeigelinien 13-13; und
14 zeigt eine Perspektivansicht einer weiteren Variante der Bogenentladungsröhre gemäß der vorliegenden Offenbarung, wobei die Bogenentladungsröhre und ihr im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Element, das die Entladungskammer definiert, in Form von zwei Hälften ausgebildet sind, die gemeinsam mit den Wärmeabschirmungen vormontiert sind, die sich von gegenüberliegenden Enden von dieser aus nach innen erstrecken, und wobei die beiden Hälften anschließend miteinander verschmolzen werden;
15a zeigt eine Schnittansicht, geschnitten entlang der den Schnitt anzeigenden Linie 15a aus 14 mit dem zusätzlichen Merkmal einer eine im Wesentlichen halbkugelförmig geformte oder gekrümmte Oberfläche aufweisenden Endstopfengeometrie; und
15b zeigt eine Schnittansicht, geschnitten entlang der den Schnitt anzeigenden Linie 15b nach 14.
16 zeigt ein Blockdiagramm und Prozessablaufdiagramm des Computermodellierungsverfahrens, das verwendet wurde, um die Temperatur und mechanische Spannungsverteilung der unterschiedlichen beispielhaften Varianten der Entladungslampe gemäß der vorliegenden Offenbarung zu berechnen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezugnehmend auf 1 enthält eine Hochdruckentladungslampe, die allgemein bei 10 angezeigt ist, einen äußeren Kolben 12, der aus einem lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Material ausgebildet ist, und eine allgemein bei 50 angezeigte, darin angeordnete keramische Bogenentladungsröhre, die ein im Wesentlichen rohrförmiges Element 51 in ihrem zentralen Abschnitt aufweist, das zwei Elektroden, die allgemein bei 52, 54 angezeigt sind, und ein Füllmaterial in gasförmiger oder teilweise in flüssiger Form unter Betriebsbedingungen der Lampe (nicht veranschaulicht) enthält. Die Elektroden 52, 54 sind mit Stromleitern 56, 58 verbunden, die bei einer Verbindung mit einer elektrischen Stromquelle eine Potentialdifferenz über den Elektroden anlegen. Im Betrieb erzeugen die Elektroden 52, 54 einen Lichtbogendurchschlag, der das Füllmaterial ionisiert, um in der Entladungskammer 60 der Bogenentladungsröhre 50 ein Plasma zu erzeugen. Die Emissionseigenschaften des durch das Plasma erzeugten Lichts hängen in erster Linie von den Bestandteilen des Füllmaterials, der Spannung über den Elektroden, der Temperaturverteilung der Entladungskammer, dem Druck in der Kammer und der Geometrie der Entladungskammer und der gesamten Bogenentladungsröhrenanordnung ab. Für eine keramische Halogenmetalldampflampe kann die Füllung gewöhnlich eine Mischung aus Hg, einem Edelgas, wie beispielsweise Argon (Ar) oder Xenon (Xe) und einem Metallhalogenid, wie beispielsweise Natriumjodid (NaI), Taliumjodid (TlI) und Dysprosiumjodid (DyI₃) aufweisen. Jedoch besteht eine klare Tendenz, Quecksilber aus der Füllung von Lichtquellen und insbesondere aus Halogenmetalldampf-Entladungslampen zu eliminieren und dieses durch alternative Puffer/Spannungsanhebungsmaterialien zu ersetzen. Für Hochdrucknatriumlampen weist das Füllmaterial gewöhnlich Natrium, ein Edelgas und Hg auf. Es können auch andere Füllmaterialien, die ebenfalls in der Technik allgemein bekannt sind, bei der Entladungslampe gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
Wie in 1 veranschaulicht, weist die z. B. aus Aluminiumoxid oder Tonerde hergestellte keramische Bogenentladungsröhre 50 ein zentrales Element 51, das eine im Wesentlichen rohrförmige Konfiguration aufweist und aus keramischem Material ausgebildet ist und eine Entladungskammer 60 einschließt, wie auch in den 2a, 2b veranschaulicht; und zwei Endelemente 61, 63 des im Wesentlichen rohrförmigen Elementes auf, die sich nach außen erstreckende Schenkelabschnitte 62, 64 enthalten. Die Enden der Elektroden 52, 54 sind gewöhnlich in der Nähe der gegenüberliegenden Enden des im Wesentlichen rohrförmigen zentralen Elementes 51 unter Ausbildung der Entladungskammer 60 angeordnet. Die Elektroden 52, 54 sind mit einer (nicht veranschaulichten) Energieversorgung über die Stromleiter 56, 58 verbunden, die innerhalb einer zentralen Bohrung jedes der Schenkelabschnitte 62, 64 angeordnet sind. Die Elektroden bestehen gewöhnlich aus Wolfram; und die Leiter weisen gewöhnlich Molybdän und Niob auf, wobei das Niob einen Wärmeausdehnungskoeffizienten ähnlich demjenigen von Aluminiumoxid aufweist, um wärmebedingte Spannungen an den aus Aluminiumoxid bestehenden Schenkelabschnitten 62, 64 zu reduzieren.
Die Bogenentladungsröhre 50 ist an den Enden der Schenkelabschnitte 62, 64 mit Dichtungen 66, 68 abgedichtet. Die Dichtungen 66, 68 weisen gewöhnlich ein Dysprosiumoxid-Aluminiumoxid-Siliziumoxid-Glas auf, das erzeugt werden kann, indem eine Glasfritte in der Gestalt eines Ringes rings um einen der Leiter, z. B. 56, platziert wird, die Bogenentladungsröhre 50 vertikal ausgerichtet und die Fritte aufgeschmolzen wird. Die Glasschmelze fließt dann hinunter in den Schenkel 62 hinein unter Ausbildung einer Dichtung zwischen dem Leiter 56 und dem Schenkel 62. Die Bogenentladungsröhre 50 wird anschließend umgedreht, um den anderen Schenkel 64 dichtend zu verschließen, nachdem die Entladungskammer 60 mit dem Füllmaterial gefüllt worden ist.
Die Schenkelabschnitte 62, 64 erstrecken sich in Axialrichtung von der Mitte der Bogenentladungsröhre 50 weg. Die Abmessungen der Schenkelabschnitte 62, 64 werden über der Temperatur der Dichtung 66, 68 um ein gewünschtes Maß in Bezug auf die Mitte der Bogenentladungsröhre 50 ausgewählt. Die Entladungskammer 60 der Bogenentladungsröhre 50 ist in einem im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Element 51 eingebettet, das gewöhnlich im Wesentlichen zylindrisch ist. Für eine keramische 70 Watt Halogenmetalldampf-Bogenentladungslampe weist das im Wesentlichen rohrförmige keramische Element 51 gewöhnlich einen Innendurchmesser von etwa 7 mm und einen Außendurchmesser von etwa 8,5 mm auf. Für eine 35 Watt Lampe weist das Element 51 gewöhnlich einen Innendurchmesser von etwa 5 mm und einen Außendurchmesser von etwa 6,5 mm auf. Für eine 150 Watt Lampe weist das keramische Element 51 gewöhnlich einen Innendurchmesser von etwa 9,5 mm und einen Außendurchmesser von etwa 11,5 mm auf.
Indem nun auf die 2 Bezug genommen wird, ist die Bogenentladungsröhre 50 in einer beispielhaften Variante der Entladungslampe gemäß der vorliegenden Offenbarung im Querschnitt veranschaulicht, und sie weist Wärmeabschirmungen 70, 74 auf, die sich von gegenüberliegenden Enden des im Wesentlichen rohrförmigen oder zylindrischen keramischen Elementes und denjenigen der Entladungskammer 60 aus nach innen erstrecken, die darin enthalten sind und zentral enden, so dass die sich nach innen erstreckenden Enden der Wärmeabschirmungen 70, 74 in einer beabstandeten Anordnung angeordnet sind, um einen axialen Spalt zu definieren, der mit dem Bezugszeichen X₃ bezeichnet ist. Die Wärmeabschirmungen sind ferner bemessen und konfiguriert, um um sie herum gemeinsam mit dem Innenumfang des Elementes 51 einen radialen Spalt G_R zu definieren. Die Wärmeabschirmungen 70, 74 erstrecken sich von Endstopfen 72, 76 aus nach innen; und die Wärmeabschirmungen können mit den Stopfen 72 bzw. 76 integral ausgebildet sein, oder sie können gesondert erzeugt und durch Verschmelzung an diesen befestigt sein.
In der derzeitigen Praxis ist es als zufriedenstellend erachtet worden, die Wärmeabschirmung 70, 74 und das im Wesentlichen rohrförmige keramische Element 51, das die Entladungskammer 60 bildet, aus einem Yttrium-Aluminium-Granat(Y₃Al₅O₁₂)-Material zu erzeugen, und es war zufriedenstellend, diese letzteren Teile entweder aus a) Saphir oder aus b) mikrokristallinem Aluminiumoxid(MCA)-Material zu erzeugen. Es ist ferner als zufriedenstellend erachtet worden, die Wärmeabschirmung 70, 74 aus a) polykristallinem Aluminiumoxid(PCA)- und b) Aluminiumnitrid-Material zu erzeugen. Außerdem ist als besonders zufriedenstellend erachtet worden, das im Wesentlichen rohrförmige Element 51 und die Wärmeabschirmung 70, 74 entweder aus a) einem lichtdurchlässigen oder aus b) einem durchsichtigen Material zu erzeugen, das aus entweder einem a) monokristallinen oder einem b) polykristallinen Material ausgewählt wurde, das sich für eine Bogenentladungsröhre von Hochdruckentladungs(HID)-Lampen eignet. Jedoch wird verstanden, dass andere geeignete keramische Materialien ebenfalls verwendet werden können. Es würde verstanden werden, dass die Elektroden, Endstopfen und das Element 51 zusammengefügt und verschmolzen werden, um eine Einschließungs- und Entladungskammer 60 zu bilden, worin das Füllmaterial sich im Inneren des Elementes 51 befindet. Im Betrieb wird beim Anschluss eines elektrischen Potentials an die Elektroden 52, 54 ein Lichtbogen zwischen den inneren Enden der Elektroden entladen, um ein Entladungsplasma zu erzeugen, wie es in gestricheltem Umriss in 2a veranschaulicht und mit dem Bezugszeichen 78 bezeichnet ist. Die Länge des radialen Spalts, der mit G_R bezeichnet und zwischen der Wärmeabschirmung 70, 74 und der Innenseite des Elementes 51 ausgebildet ist, ist in 2a durch das Maß X₄ gekennzeichnet.
Der axiale Spalt X₃ ermöglicht die Emission einer optimalen Lichtmenge durch den zentralen Abschnitt der Entladungskammer 60 hindurch. Die Ausbildung des axialen Spalts X₃ kann entweder durch die Genauigkeit der Schritte des Fügeprozesses für die Bogenentladungsröhre oder mit der Hilfe einer lichtdurchlässigen oder durchsichtigen Abstandshalterkomponente bewerkstelligt und sichergestellt werden, die entweder einfach ein vorspringender Teil, der an der Entladungskammerwand ausgebildet ist, oder eine gesonderte Abstandshalterkomponente, die an der Wand angebracht ist, sein kann.
Bezugnehmend auf 2b ist der Abschnitt der Bogenentladungsröhre 50 nach 2a vergrößert mit Pfeilen veranschaulicht, die die Richtung des durch das Plasma 78 erzeugten Wärmestroms in die Wärmeabschirmung 70, das im Wesentlichen rohrförmige keramische Element 51 und den Endstopfen 72 hinein anzeigen. Der axiale Fluss der Wärme entlang der Wärmeabschirmung reduziert die Temperatur des oberen Abschnitts des im Wesentlichen rohrförmigen Elements 51 unter horizontalen Betriebsbedingungen und vergrößert die Temperatur des Endstopfens 72 oder der Stopfen 72, 76, bezugnehmend auf 2a, um dadurch den Wärmegradienten entlang der Teile zu reduzieren, und er reduziert dadurch die Wärmebeanspruchung in diesen.
In der derzeitigen Praxis ist es als zufriedenstellend erachtet worden, den radialen Spalt G_R im Bereich von etwa 0,1 mm bis 0,3 mm und insbesondere in dem Bereich von etwa 0,06 mm bis 0,24 mm und noch mehr im Besonderen in dem Bereich von etwa 0,03 mm bis 0,12 mm auszubilden. In der derzeitigen Praxis ist es als zufriedenstellend erachtet worden, den radialen Spalt G_R mit einer axialen Länge X₄ in dem Bereich von etwa 2,0 mm bis 7,5 mm auszubilden, und es ist insbesondere als zufriedenstellend erachtet worden, den radialen Spalt G_R mit der Länge X₄ in dem Bereich von etwa 1,0 mm bis 4,0 mm auszubilden; und es ist mehr im Besonderen als zufriedenstellend erachtet worden, den radialen Spalt G_R mit einer axialen Länge X₄ in dem Bereich von etwa 0,7 mm bis 2,4 mm auszubilden.
In der derzeitigen Praxis haben Tests gezeigt, dass, wenn die Bogenentladungsröhre 50 in einer horizontalen Ausrichtung, wie beispielsweise in dem Fall von Kraftfahrzeugscheinwerferanwendungen, angeordnet ist, der zwischen den Elektroden gebildete Lichtbogen eine nach oben gewölbte Konfiguration (vgl. 4) aufweist, die bewirkt, dass der obere Abschnitt der Wand des Elementes 51 höheren Temperaturen ausgesetzt wird als der untere Abschnitt.
Unter Bezugnahme auf die 2a und 2b wird bemerkt, dass die Wärmeabschirmungen 70, 74 die sich nach innen erstreckenden Enden oder Bogenentladungsenden von diesen aufweisen, die abgeschrägt oder konisch oder mit einer anderen optimalen Geometrie geformt sind, um die geeignete Oberflächenkonfiguration für eine Bogenentladung und die Ausbildung von Plasma innerhalb der Entladungskammer 60 zu schaffen und um eine Überhitzung oder sogar Schmelzung der Entladungsenden der Wärmeabschirmungen 70, 74 zu vermeiden.
Erneut Bezugnehmend auf 2b wurden Messungen und computergestützte Modellierungsergebnisse der Temperatur der Innenseite der oberen Wand des im Wesentlichen rohrförmigen Elementes 51, wie mit T₃ bezeichnet, und an der Außenseite der Wand des Elementes 51 in dem Bereich des Lichtbogenplasmas (T₄) aufgenommen oder berechnet, um mit der Temperatur T₂ an der Innenwand und T₁ an der Außenfläche des Elements 51 am Grund des Bereiches mit dem Plasma verglichen zu werden. Es wurden auch Temperaturmessungen und Vorhersagen gemäß einer Finite-Elementen-Modellberechnung an der Verbindung der Wärmeabschirmung mit dem Endstopfen an der oberen Seite bei T_TC und der unteren Seite T_BC, wie in 2b bezeichnet, vorgenommen und durchgeführt. Die Messungen und Modellberechnungen wurden für sowohl eine typische Konfiguration einer herkömmlichen Lampe ohne die Wärmeabschirmung als auch für die Konstruktion der Anmelderin in 2b mit der Wärmeabschirmung 70, 74 und dem radialen Spalt G_R an der gleichen Spannungsquelle und für die gleiche Lampenwattleistung vorgenommen und durchgeführt.
Es wurden Modellberechnungen für mehrere verschiedene Alternativen von Bogenentladungsröhrenkonstruktionen der Konstruktion der Anmelderin durchgeführt. Bezugnehmend auf 16 ist ein Blockdiagramm und Prozessablaufdiagramm dieses Computermodellierungsverfahrens im Detail veranschaulicht. Als ein erster Schritt wurden Konstruktionsgeometrien (16 Block „1a) Lampengeometrie”) von verschiedenen Bogenentladungsröhrenalternativen in eine „1) CAD-Software” geladen, und es wurden parametrische Bogenentladungsröhren-Modellgeometrien mit FEM(Finite-Elementen-Methode)-Maschenbildung generiert (Es ist zu beachten, dass jede beliebige kommerzielle CAD-Software mit einer automatischen Maschenbildungseinrichtung geeignet ist, um diese Aufgabe zu erfüllen.) Als ein weiterer Satz von Eingangsdaten wurden Konstruktionsdetails der Füllstoffzusammensetzung der Bogenentladungskammer und Grenzbedingungen für den Temperaturbereich des flüssigen Dosisfüllstoffs und Lichtbogenkerns bereitgestellt (16 Block „2a) Dosiszusammensetzung, ...”). Materialeigenschaften von Festkörper-Komponenten der Bogenentladungsröhrenanordnung und thermochemische Hochtemperaturdaten von Flüssigkeits-, Dampf- und Gasphasen-Füllmaterialien in der Entladungskammer können allgemein von öffentlichen thermodynamischen Datenbanken erhalten werden. Zum Beispiel war im Falle der Anmelderin eine Hauptquelle für diese Daten die Thermodynamik-Datenbank der MTDATA-Thermodynamikberechnung und Gibbs'schen freien Energie-Minimierungssoftware. Fehlende Thermodynamikdaten wurde entweder intern durch Anwendung von Interpolations- und Extrapolationstechniken auf der Basis der Daten generiert, die entweder von der MTDATA-Datenbank selbst oder von anderen kommerziell erhältlichen Thermodynamikdatenbanken erhältlich waren. Dieser thermochemische Datensatz (16 Block „2b) Thermodynamik-Datenbanken”) diente als eine Basis für temperatur- und füllstoffzusammensetzungsabhängige und Plasmazusammensetzungsberechnungen unter Verwendung der MTDATA-Software (im allgemeinen Fall einer „2) Thermodynamik-Software”), unter Annahme, das LTE(lokales thermodynamisches Gleichgewicht)-Bedingungen vorherrschen. Plasmatransporteigenschaften (elektrische und thermische Leitfähigkeit, Gasviskosität, ...) wurden durch einen firmenintern erzeugten Computercode, mit der Bezeichnung HIDProb (16 Block „3) Materialeigenschaften-Code”) generiert. Jedoch existieren ähnliche Computercodes bei verschiedenen Forschungsinstitutionen und Unternehmen, die sich mit der Plasmawissenschaft – und insbesondere mit der Lichtquellenentwicklung – befassen, in der gesamten Welt (vgl. Tagungsberichte von ICPIG, ICOPS, LS, etc., Konferenzen über Plasmaphysik und Lichtquellentechnologie). Strahlungstransportdaten wurden von hoch auflösenden spektralen Messungen erhalten (16 Block „4c) Strahlungstransporteigenschaften”).
Gasfluss-, Wärmeübertragungs-, Plasma- und Festkörper-Temperaturverteilungs- sowie elektromagnetische Feldberechnungen wurden mit einer kommerziell erhältlichen „4) Fluiddynamik(CFD)-Berechnungssoftware” durchgeführt. Es wurde angenommen, dass Plasmabedingungen des lokalen thermodynamischen Gleichgewichts (LTE) über den gesamten Berechnungsprozess hinweg galten. Ein firmenintern geschaffener „FORTRAN-Computercode (16 Block „5) Iterationsprozess- und Schnittstellensteuerungssoftware”) diente als der Kern der Modellberechnungen, indem er die Kopplungsaufgabe zwischen den verschiedenen Softwaremodulen (Datentransfer über gespeicherte Textdateien) erfüllte sowie die Konvergenz der Lösungen auf eine iterative Weise steuerte. Eine Modellkalibrierung wurde mittels „5a) Temperaturverteilungsmessdaten” durchgeführt. Die Iterationszyklen stoppten, falls die Modellvorhersagen in akzeptabler Weise gut zu den Messergebnissen passten, die bei realen Lampenkonstruktionsalternativen erhalten wurden, oder falls die erforderliche Konvergenz erreicht worden ist. Schließlich wurden wärmebedingte Spannungen in der Festkörperstruktur der Lichtbogenröhrenalternativen mittels einer „6) Finite-Elementen-Multiphysik-Software” (z. B. eines öffentlich erhältlichen Finite-Elementen-Codes) gesondert vorhergesagt.

Einige der Temperaturmodellierungsergebnisse sind in Tabelle I für den Stand der Technik und für zwei unterschiedliche neue Lichtbogenröhrenkonstruktionsalternativen an verschiedenen Stellen der Lichtbogenröhren veranschaulicht, wie auch die Temperaturdifferenzen zwischen diesen. Es ist aus der Tabelle I zu ersehen, dass mit der Wärmeabschirmung gemäß der vorliegenden Offenbarung deutliche Verbesserungen möglich sind, indem entweder die Temperaturen, insbesondere T₃ und T₄ verringert werden und/oder indem die T₃ – T₄-Innenwandgradienten und die T₄ – T₁-Oberseite-zu-Unterseite-Temperaturdifferenz verringert werden. Es ist ferner bestätigt worden, dass eine weitere Optimierung möglich ist, so dass alle Temperaturbeschränkungen erfüllt sind.

Tabelle I
		Ohne Wärmeabschirmung	Wärmeabschirmung mit G_R Variante #1	Wärmeabschirmung mit G_R Variante #1
	T₁	1489	1314	1357
	T₂	1524	1321	1368
	T₃	1742	1495	1437
	T₄	1596	1478	1421
	T_TC	1547	1173	1224
°K	T_BC	1205	1138	1198
	T_MAX	n/a	1576	1832
	Δ(T₃ – T_TC)	391	322	213
	Δ(T₃ – T₄)	49	17	16
	Δ(T₄ – T₁)	58	164	64

Es ergibt sich aus der Tabelle I, dass bei einigen dieser neuer Konstruktionsalternativen auch festgestellt wurde, dass die Wärmeabschirmung gemäß der Offenbarung der Anmelderin nicht nur vorteilhaft ist, um die Temperatur T₃ und T₄ in der oberen Wand der Bogenentladungsröhre in dem Bereich des Plasmas zu reduzieren, sondern auch um die Wärme axial zu den Endstopfen, um die axialen Temperaturgradienten T₃ – T_TC zu reduzieren, oder zu der unteren Wand abzuleiten, um die Oberseite-zu-Unterseite-Wärmegradienten T₄ – T₁ und temperaturbedingten Wärmespannungen, die in der Bogenentladungsröhrenwand erzeugt werden, zu reduzieren.
In der derzeitigen Praxis hat es sich als wünschenswert erwiesen, T₃ bei weniger als 1450 Kelvin, T_BC bei mehr als 1200 Kelvin aufrechtzuerhalten und T_MAX (vgl. 2b) bei weniger als 1600 Kelvin zu halten. In der derzeitigen Praxis ist festgestellt worden, dass eine Verwendung von Werten für X₃ (vgl. 2a) in der Nähe der oberen Grenze des beschriebenen Bereiches und Werten für X₄ in der Nähe der unteren Grenze des beschriebenen Bereiches die im Betrieb festgestellten Werte von T minimiert. Es ist ferner festgestellt worden, dass eine Verwendung von Werten für X₃ in dem unteren Bereich des beschriebenen Bereiches und von Werten für X₄ in dem oberen Bereich des beschriebenen Bereiches die im Betrieb festgestellten Werte für T₃ minimiert. Es ist ferner festgestellt worden, dass ein Aufrechterhalten von Werten für X₃ in dem unteren Bereich des zulässigen Bereiches und von Werten für X₄ in dem oberen Bereich des beschriebenen Bereiches beabsichtigt, T_BC in der Nähe des beschriebenen minimalen Wertes aufrechtzuerhalten.
Bezugnehmend auf 3 ist eine weitere Variante der Bogenentladungsröhre für die Entladungslampe gemäß der vorliegenden Offenbarung vor ihrem vollständig zusammengefügten Zustand allgemein bei 100 angezeigt, und sie weist ein im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Element 102 auf, das die Entladungskammer definiert, wobei das lichtdurchlässige optionale Abstandshalterteil 104 an dessen Innenumfang in dem zentralen Bereich vorgesehen ist, wobei Endelemente oder -stopfen 106, 108 an gegenüberliegenden Enden des Elementes 102 angeordnet sind. Die Endelemente 106, 108 weisen jeweils eine Wärmeabschirmung 110 bzw. 112 auf, die sich axial nach innen erstreckt; und jede der Wärmeabschirmungen weist mehrere axial beabstandete ringförmige Elemente oder Ringe auf, die mit 114, 116, 118, 120, 122, 124 bezeichnet und über dieser in einer axial beabstandeten Anordnung angeordnet sind, um zwischen der Wärmeabschirmung und dem Innenumfang des Elementes 102 mehrere ringförmige Spalte zu schaffen. Jeder der Endstopfen 106, 108 weist jeweils einen sich nach außen erstreckenden Schenkelabschnitt 126, 128 auf, der eine hindurchführende zentrale Bohrung 130 bzw. 132 zur Aufnahme von Elektroden/Anschlussdrähten durch diese aufweist.
Bezugnehmend auf 4 ist die Teileanordnung für die Variante nach 3 in einem vollständig zusammengebauten Zustand veranschaulicht, wobei die Ringe 114 bis 124 mit dem Innenumfang des Elementes 102 und dem Außenumfang der Wärmeabschirmungen 110, 112 verschmolzen sind, wobei ein lichtdurchlässiges optionales Abstandshalterteil 104 den axialen Spalt X₃ zwischen den Wärmeabschirmungen bestimmt. Die Bohrungen 130, 132 in den Schenkeln 126, 128 weisen jeweils Elektroden 134, 136 auf, die darin angeordnet und mittels eingeschmolzenem Abdichtungsglas 138, 140 versiegelt sind. In 4 ist die Bogenentladungsröhre 100 im Betrieb mit einem allgemein bei 142 angezeigten Lichtbogen veranschaulicht, der zwischen den Elektroden 134, 136 ausgebildet und in einer aufwärts konvexen Anordnung gewölbt ist, wie dies für eine horizontale Anordnung der Bogenentladungsröhre 100 im Einsatz der Fall ist. Es wird verstanden, dass die Ringe 114 bis 124 aus dem gleichen Material wie das Element 102 oder die Stopfen 106, 108 gebildet sein können.
Bezugnehmend auf 5 ist eine weitere Variante der Bogenentladungsröhre der Entladungslampe gemäß der vorliegenden Offenbarung vor ihrem vollständig zusammengebauten Zustand allgemein bei 200 angezeigt, und sie enthält ein im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Element 202, das die Entladungskammer definiert und das ein darin zentral angeordnetes, lichtdurchlässiges, optionales Abstandshalterteil 204 enthält. Zwei Endstopfen, die allgemein bei 206, 208 angezeigt sind, sind an axial gegenüberliegenden Enden des Elementes 202 angeordnet. Jeder der Stopfen 206, 208 enthält einen Wärmeabschirmungsabschnitt, der gemeinsam mit diesem integral ausgebildet ist und sich axial nach innen erstreckt, wie mit den Bezugszeichen 210 bzw. 212 bezeichnet, wobei der Außenumfang der Wärmeabschirmungen 210, 212 mehrere darin ausgebildete axial beabstandete Ringnuten 214, 216, 218, 220, 222, 224 aufweist. Jeder der Endstopfen 206, 208 enthält einen sich nach außen erstreckenden Schenkelabschnitt 226 bzw. 228, von denen jeder eine darin ausgebildete zentrale Bohrung 230 bzw. 232 aufweist, die zur Aufnahme einer Elektrode/eines Anschlussdrahtes in dieser eingerichtet ist.
Bezugnehmend auf 6 ist die Teileanordnung der Variante nach 5 in dem vollständig zusammengebauten Zustand veranschaulicht, wobei der Umfang der Stopfen 206, 208 mit dem Innenumfang des Elementes 202 auf eine Weise, die eine dichtend verschlossene Entladungskammer bildet, verschmolzen ist. In den Bohrungen 230, 232 sind jeweils Elektroden 234 bzw. 236 angeordnet; und es werden Bereiche in Form eines eingeschmolzenen Dichtungsglases 238 bzw. 240 in den Enden der Bohrungen 230, 232 gebildet, um die Elektroden 234, 236 darin zu versiegeln. Die Teileanordnung der Entladungskammer der Version nach 5 ist in 6 gemeinsam mit dem Lichtbogen veranschaulicht, der zwischen den Elektroden 234, 236 ausgebildet und in einer Aufwärtsrichtung gewölbt ist, wie in dem Fall, wenn die Bogenentladungsröhre 200 in einer horizontalen Anordnung angeordnet ist, was in Scheinwerferanordnungen für Kraftfahrzeuge der Fall sein kann. Der axiale Spalt zwischen den Wärmeabschirmungen ist in 6 mit dem Bezugszeichen X₃ bezeichnet.
Bezugnehmend auf 7 ist eine weitere Variante der Bogenentladungsröhre der Entladungslampe gemäß der vorliegenden Offenbarung vor ihrem vollständig zusammengebauten Zustand allgemein bei 300 angezeigt, und sie enthält ein im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Element, das allgemein bei 302 angezeigt ist und die Entladungskammer definiert und das ein lichtdurchlässiges optionales Abstandshalterelement 304 enthält, das in Form passend zu dem Innenumfang der Ausbauchung in dem zentralen Bereich des Elementes 302, wie mit dem Bezugszeichen 306 bezeichnet, gestaltet ist. Zwei Endstopfen, die allgemein bei 308, 310 angezeigt sind, sind in den axial gegenüberliegenden Enden des Elementes 302 angeordnet; und jeder der Endstopfen enthält einen Wärmeabschirmungsabschnitt 312 bzw. 314, der sich von diesem aus axial nach innen erstreckt. Die Wärmeabschirmungen 312, 314 weisen jeweils mehrere sich längs des Umfangs erstreckende, axial voneinander beabstandete Nuten 316, 318, 320, 322, 324 bzw. 326 auf, die darin ausgebildet sind, um axial angeordnete radiale Spalte zwischen den Wärmeabschirmungen und dem Element 302 zu schaffen. Jeder der Endstopfen 308, 310 weist ferner einen Schenkelabschnitt 328 bzw. 330 auf, der integral mit diesem ausgebildet ist und sich von diesem aus axial nach außen erstreckt, wobei jeder der Schenkel jeweils eine zentrale Bohrung 332 bzw. 334 aufweist, die darin ausgebildet ist, um eine Elektrode/einen Anschlussdraht in dieser aufzunehmen.
Bezugnehmend auf 8 ist die Teileanordnung nach 7 in dem endgültig zusammengebauten Zustand veranschaulicht, wobei die Endstopfen 308, 310 mit dem Element 302 verschmolzen und darin abgedichtet sind, um mehrere axial beabstandete radiale Luftspalte zu schaffen, die durch die Nuten 316 bis 326 gebildet sind. Der axiale Spalt zwischen den Wärmeabschirmungen ist mit dem Bezugszeichen X₃ bezeichnet. Zwei Elektroden 336, 338 sind jeweils in den Bohrungen 332 bzw. 334 angeordnet und darin mittels eines eingeschmolzenen Dichtungsglases 340 bzw. 342 abgedichtet. Wenn die Bogenentladungsröhre 300 im Einsatz in einer horizontal angeordneten Ausrichtung positioniert ist, wie in 8 veranschaulicht, nimmt der zwischen den Elektroden 336, 338 entladene Lichtbogen eine aufwärts gewölbte Konfiguration ein, wie sie in 8 veranschaulicht und allgemein mit dem Bezugszeichen 344 angezeigt ist.
Bezugnehmend auf 9 ist eine weitere Variante der Bogenentladungsröhre für eine Entladungslampe gemäß der vorliegenden Offenbarung vor ihrem vollständig zusammengebauten Zustand allgemein bei 400 angezeigt, und sie enthält ein im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Element 402, das die Entladungskammer definiert und das eine im jedem Ende von diesem ausgebildete Schulter oder Ansenkung aufweist, wie sie mit dem Bezugszeichen 404 bzw. 406 jeweils bezeichnet ist. Ein zentral angeordnetes lichtdurchlässiges optionales Abstandshalterteil 408 ist an dem Innenumfang des Elementes 402 angeordnet. Zwei Endstopfen, die allgemein bei 410, 412 angezeigt sind, weisen jeweils eine Wärmeabschirmung 414 bzw. 416 auf, die sich von diesen aus axial nach innen erstrecken, wobei mehrere axial beabstandete Umfangsnuten 418, 420, 422, 424 um den Außenumfang von diesen herum ausgebildet sind. Jeder der Endstopfen 410, 412 weist einen integral mit diesem ausgebildeten, sich nach außen erstreckenden Schenkelabschnitt 426 bzw. 428 auf, wobei die Schenkelabschnitte jeweils eine zentrale Bohrung 430 bzw. 432 aufweisen, die darin ausgebildet ist, um eine Elektrode/einen Anschlussdraht aufzunehmen. Die Endstopfen sind in dem Element 402 derart angeordnet, dass sie mit den Schultern 404 bzw. 406 axial zusammenfallen, was zur Folge hat, dass sich das Element 402 von den Endstopfen 410, 412 aus axial nach außen erstreckt. Obwohl dies in 9 nicht veranschaulicht ist, werden die Endstopfen nachfolgend an Ort und Stelle mit dem Element 402 in den in 9 angezeigten Positionen verschmolzen.
Bezugnehmend auf 10 ist eine weitere Variante der Bogenentladungsröhre für eine Entladungslampe gemäß der vorliegenden Offenbarung vor ihrem vollständig zusammengebauten Zustand allgemein bei 500 angezeigt, und sie enthält ein im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Element 502, das eine Entladungskammer definiert und das ein zentral angeordnetes lichtdurchlässiges optionales Abstandshalterteil 504 enthält, das um den Innenumfang von diesem herum angeordnet ist. Zwei Endstopfen, die allgemein mit 506, 508 bezeichnet sind, sind in den gegenüberliegenden Enden des Elementes 502 angeordnet, wobei jeder der Endstopfen eine jeweils an diesem vorgesehene und mit diesem integral ausgebildete, sich axial nach innen erstreckende Wärmeabschirmung 510 bzw. 512 aufweist, die mehrere axial beabstandete, sich längs des Umfangs erstreckende Nuten 514, 516, 518 bzw. 520 aufweist, die darin ausgebildet sind, um axial beabstandete radiale Spalte zwischen der Wärmeabschirmung und dem Element 502 zu schaffen. Jeder der Endstopfen 506, 508 weist ferner einen Schenkelabschnitt 522 bzw. 524 auf, der sich von diesem aus axial nach außen erstreckt, wobei jeder der Schenkelabschnitte eine hindurchführende zentrale Bohrung aufweist, die mit 526 bzw. 528 bezeichnet ist. In der Anordnung nach 10 erstrecken sich die Endstopfen in das Element 502 hinein, so dass sie mit dessen Enden axial zusammenfallen oder bündig abschließen, wenn sie bei der Endmontage miteinander verschweißt werden.
Bezugnehmend auf 11 ist eine weitere Variante der Bogenentladungsröhre für eine Entladungslampe gemäß der vorliegenden Offenbarung vor ihrem vollständig zusammengebauten Zustand allgemein bei 600 angezeigt. Die Variante 600 enthält ein im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Element 602, das eine Entladungskammer definiert und das ein axial zentral angeordnetes, lichtdurchlässiges optionales Abstandshalterteil aufweist, das rings um dessen Innenumfang angeordnet ist, wie mit dem Bezugszeichen 604 bezeichnet. Die Bogenentladungsröhre 600 enthält ferner ein Paar von allgemein bei 606, 608 angezeigten Endstopfen, von denen jeder einen Wärmeabschirmungsabschnitt aufweist, der integral mit diesem ausgebildet ist und sich axial nach innen erstreckt, wie jeweils bei 610, 612 gekennzeichnet; und jede der Abschirmungen 610, 612 weist an dem Außenumfang von dieser mehrere voneinander beabstandete, umlaufende, sich radial erstreckende Nuten 614, 616, 618, 620, 622, 624, 626 zur Schaffung radialer Zwischenräume oder Spalte zwischen den Wärmeabschirmungen und dem Innenumfang des Elementes 602 auf. Jeder der Endstopfen 606, 608 weist jeweils einen sich von diesem aus axial nach außen erstreckenden Schenkelabschnitt auf, der mit 626, 628 bezeichnet ist, von denen jeder eine darin ausgebildete zentrale Bohrung 630, 632 aufweist, die zur Aufnahme einer Elektrode/eines Anschlussdrahts in dieser eingerichtet ist. Obwohl dies in 11 nicht veranschaulicht ist, wird verstanden, dass die Teile in der angezeigten Stellung miteinander verschmolzen werden, so dass die Endstopfen in dem Element 602 versiegelt werden, um eine Entladungskammer zu schaffen; und die Endstopfen 606, 608 enthalten sich radial erstreckende Endflansche 634 bzw. 636, die sich über den Enden des Elementes 602 radial nach außen erstrecken und mit diesem verschmolzen sind.
Bezugnehmend auf die 12 und 13 ist eine weitere Variante der Bogenentladungsröhre für eine Entladungslampe allgemein bei 700 angezeigt, und sie enthält ein im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Element 702, das die Entladungskammer definiert, wobei ein zentral angeordnetes umfangsseitiges lichtdurchlässiges optionales Abstandshalterteil an dem Innenumfang von diesem vorgesehen ist, wie mit dem Bezugszeichen 704 bezeichnet. Zwei Endstopfen, die allgemein bei 706, 708 angezeigt sind, sind an gegenüberliegenden axialen Enden des Elementes 702 angeordnet. Jeder der Endstopfen 706, 708 enthält mehrere sich axial erstreckende, längs des Umfangs voneinander beabstandete Stäbe, die Wärmeabschirmungen, wie sie in 13 mit den Bezugszeichen 710, 712, 714, 716 bezeichnet sind, für den Endstopfen 706 bilden; und in 12 sind zwei der Stäbe für den Stopfen 708 angezeigt und mit den Bezugszeichen 718, 720 bezeichnet. In der derzeitigen Praxis sind die Stäbe 710 bis 720 mit den Endstopfen 706, 708 integral ausgebildet. Die Zwischenräume in Umfangsrichtung zwischen den Stäben ergeben somit einen radialen Spalt zwischen der Wärmeabschirmung und dem Innenumfang des Elementes 702. Es wird verstanden, dass, obwohl die Komponenten in 12 nicht in dem endgültig zusammengebauten Zustand veranschaulicht sind, dies durch Verschmelzung der Endstopfen mit den axial gegenüberliegenden Enden des Elementes 702 und des Außenumfangs der Stäbe mit dem Innenumfang des Elementes 702 bewerkstelligt wird. Jeder der Endstopfen 706, 708 weist einen jeweils daran ausgebildeten Schenkelabschnitt 722 bzw. 724 auf, von denen jeder eine hindurchführende zentrale Bohrung 726 bzw. 728 zur Aufnahme einer Elektrode/eines Anschlussdrahtes in dieser aufweist.
Bezugnehmend auf 14 ist eine weitere Variante der Bogenentladungsröhre für eine Entladungslampe vor ihrem vollständig zusammengebauten Zustand allgemein bei 800 angezeigt, und sie weist ein Paar im Wesentlichen rohrförmiger keramischer Elementhalbteile zur Bildung eines halben Bogenentladungsröhrenabschnitts auf, die bei 802, 804 angezeigt sind und die symmetrisch sind, wobei jedes eine darin angeordnete Wärmeabschirmung, wie beispielsweise 806, wie für das Halbteil 804 veranschaulicht, aufweist, wobei die Wärmeabschirmung einen radialen Spalt um sie herum gemeinsam mit dem Innenumfang des Elementes 804 bildet. Jedes der Halbteile 802, 804 weist ferner einen jeweils mit 808 bzw. 810 bezeichneten Schenkelabschnitt auf, der sich von dem Ende von diesem axial nach außen erstreckt, und wobei in dem Schenkelabschnitt eine Elektrode 812, 814 aufgenommen und darin, beispielsweise durch Verwendung eines eingeschmolzenen Dichtungsglases, versiegelt ist, wobei die Elektrode sich axial nach innen bis zu dem Bereich benachbart zu dem Ende der Wärmeabschirmung 806 erstreckt. Somit ist die Bogenentladungsröhre 800 in Form von zwei halben Bogenentladungsröhrenteilen mit halben Elementen 802, 804 ausgebildet, die anschließend an ihren nach innen ragenden Enden zusammengefügt und miteinander verschmolzen werden, wie dies durch die gestrichelten Linien in 14 angezeigt ist.
Bezugnehmend auf 15a ist eine Modifikation der Variante 800 nach 14 veranschaulicht, wobei die Bogenentladungsröhre allgemein bei 800' angezeigt und in dem vollständig zusammengebauten oder verschmolzenen Zustand veranschaulicht ist, wobei die Halbteile 802', 804' an ihren offenen Enden zusammengefügt sind, wie dies durch die gestrichelte Linie angezeigt ist. Das Halbteil 804' weist die beispielsweise durch Gießen integral mit diesem ausgebildete Wärmeabschirmung 806' auf; und das Halbteil 802' weist eine ähnliche integral mit diesem beispielsweise durch Gießen ausgebildete Wärmeabschirmung 803' auf. Das geschlossene Ende der Bogenentladungsröhre 804' weist einen beispielsweise durch Gießen integral mit diesem ausgebildeten und sich von diesem aus axial nach außen erstreckenden Schenkelabschnitt 810' auf, in dem eine Elektrode 814' aufgenommen ist, die in die Öffnung 815' eingeschmolzen ist, die in dem Bein 814' durch ein geeignetes keramisches Material eingeformt ist, wie bei 817' angezeigt. Das innere Ende der Elektrode 814' erstreckt sich in die Entladungskammer hinein, um darin positioniert zu sein, um die Lichtbogenentladung bis zu einer jeweils gegenüberliegenden Elektrode zu bilden. In ähnlicher Weise weist die Bogenentladungsröhre 802' einen Schenkelabschnitt 808' auf, der sich von dieser aus axial nach außen erstreckt, wobei darin eine zentrale Öffnung 819' ausgebildet ist, in der eine Elektrode 812' aufgenommen ist, die mit einem geeigneten keramischen Material, das mit 820' bezeichnet ist, verschmolzen ist; und das nach innen ragende Ende der Elektrode 812' ist ähnlich positioniert, um gemeinsam mit der Elektrode 814' für eine Lichtbogenentladung zu sorgen.
Es ist zu ersehen, dass in der Ausführungsform 800' nach 15a die Verbindung der Bogenentladungsröhre mit dem geschlossenen Ende für das Halbteil 804' mit einer innen gerundeten Ecke 822' und einer äußeren gerundeten Ecke 824' ausgebildet ist. In ähnlicher Weise ist das Halbteil 802' der Bogenentladungsröhre mit einer außen gerundeten Ecke 826' und einer innen gerundeten Ecke 828' ausgebildet, was die Erzeugung der Bogenentladungsröhre z. B. durch Spritzgießen des keramischen Materials vor der Sinterung erleichtert.
Bezugnehmend auf 15b ist eine weitere Variante der Ausführungsform 800 nach 14 allgemein bei 800'' angezeigt, und sie enthält ein im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Elementhalbteil 802'' und 804''. Die Halbteile sind integral mit einem geschlossenen Ende und einer sich axial nach innen erstreckenden Wärmeabschirmung 803'' und 806'' und mit sich nach außen erstreckenden Schenkelabschnitten 808' und 810' ausgebildet. Die Schenkelabschnitte weisen jeweils eine zentrale Öffnung 823'', 825'' auf. In den Schenkelabschnitten 808', 810' sind Elektroden 812'' und 814'' jeweils angeordnet, und diese sind darin mit einem geeigneten keramischen Schmelzmaterial oder Dichtungsglas 830'' bzw. 832' eingeschmolzen. In der derzeitigen Praxis hat es sich als zufriedenstellend erwiesen, die Halbteile 802'', 804'' in der Ausführungsform 800'' vor der Sinterung als ein einstückiges Teil integral auszubilden. Jedoch wird verstanden, dass alternativ die Wärmeabschirmungen 803'' und 806'' als gesonderte Teile erzeugt und in dem freiliegenden Ende der Entladungskammern vor der Sinterung dichtend eingeschlossen werden können.
Die vorliegende Offenbarung beschreibt somit eine verbesserte Bogenentladungsröhrenkonstruktion für eine Entladungslampe, die eine Wärmeabschirmung aufweist, die innen in der Entladungskammer der Bogenentladungsröhre vorgesehen ist und einen radialen Spalt dazwischen definiert, um die Temperatur der Bogenentladungsröhrenwand in dem Bereich des Entladungsplasmas zu verringern und Wärme axial zu den geschlossenen Enden der Bogenentladungsröhre und bevorzugter Weise zu den Endabschnitten der Entladungskammer abzuleiten, die in den meisten Fällen auch allgemein als Endstopfen bekannt sind. Es sind verschiedene Varianten zur Schaffung von Wärmeabschirmungen an Endstopfen beschrieben, die mit dem im Wesentlichen zylindrischen zentralen Abschnitt der Bogenentladungsröhre verschmolzen werden, um die Endabschnitte der Entladungskammer zu bilden, und zur Schaffung des radialen Spalts zwischen den Wärmeabschirmungen, die sich von den Endstopfen aus nach innen erstrecken. Die Wärmeabschirmungen können als gesondertes Element mit den Endstopfen verschmolzen oder integral mit diesem ausgebildet sein; und die Endstopfen weisen jeweils sich nach außen erstreckende Schenkelabschnitte auf, die an diesen zur Aufnahme von Elektroden vorgesehen sind, die darin eingeschmolzen und versiegelt werden. Diese Schenkelabschnitte sind übliche Einrichtungen von gegenwärtigen keramischen Halogenmetalldampf-Bogenentladungslampen und sind erforderlich, um die Elektrodendurchführungs- und Abdichtungsabschnitte der Bogenentladungsröhre an einer Stelle mit niedrigerer Temperatur zu platzieren, so dass auf diese Weise die chemische Reaktionsgeschwindigkeit zwischen der chemisch aggressiven Metallhalogeniddosis und der Dichtungsfritte reduziert wird. In Hochdruck-Natriumlampen werden keine derartigen Schenkelabschnitte verwendet. Mit weiterem Technologiefortschritt können gegebenenfalls auch keramische Halogenmetalldampf-Bogenentladungslampen ohne die Schenkelabschnitte möglich werden. Andere Varianten des Offenbarungsgegenstands verwenden eine Bogenentladungsröhre, die in Form von Halbteilen erzeugt ist, wobei jedes Halbteil integral in einem geschlossenen Ende ausgebildet ist und eine Wärmeabschirmung sowie einen externen Schenkelabschnitt enthält, der darin eine Elektrode aufnimmt, wobei die Halbteile anschließend miteinander verschmolzen oder gesintert werden, um eine Bogenentladungsröhre zu bilden, die in ihrem zentralen Abschnitt eine Entladungskammer enthält. Die Bogenentladungsröhrenanordnung gemäß der vorliegenden Offenbarung ergibt somit eine reduzierte radiale Wärmeableitung von dem Entladungsplasma zu der Wand des zentralen Abschnitts der Entladungskammer hin sowie eine erhöhte axiale Wärmeableitung von dem Zentrum der Entladungskammer, die in der Bogenentladungsröhre eingebettet ist, zu ihren Endabschnitten hin, um die maximalen Temperaturwerte der Bogenentladungsröhrenwand und Wärmegradienten in Axialrichtung, in Umfangsrichtung und an der Innenseite der Bogenentladungsröhrenwand zu reduzieren, wodurch die thermisch bedingten mechanischen Beanspruchungen darin reduziert werden.
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden. Natürlich werden anderen beim Lesen und Verstehen der vorstehenden detaillierten Beschreibung Modifikationen und Veränderungen einfallen. Es besteht die Absicht, dass die Erfindung derart ausgelegt wird, dass sie all derartige Modifikationen und Veränderungen umfasst.

Claims

Hochdruckentladungslampe mit einer Bogenentladungsröhre, die aufweist: a) ein im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Element, das eine zwischen gegenüberliegenden Enden von diesem dazwischenliegende Entladungskammer definiert; b) einen Endstopfen mit einer Öffnung in diesem zur Aufnahme einer Elektrode/eines Anschlussdrahtes, wobei ein Endstopfen in jedem gegenüberliegenden Ende des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes angeordnet ist; c) eine Wärmeabschirmung, die sich von jedem Endstopfen aus zum Inneren der Entladungskammer erstreckt und einen radialen Spalt mit dem im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Element definiert; und d) eine Elektrode/einen Anschlussdraht, die/der in jedem Endstopfen aufgenommen ist und sich in die Entladungskammer hinein erstreckt, wobei die Wärmeabschirmungen, die sich von jedem Endstopfen aus nach innen erstrecken, einen axialen Spalt dazwischen definieren.
Lampe nach Anspruch 1, wobei die Wärmeabschirmung als ein einstückiges Teil gemeinsam mit dem Endstopfen integral ausgebildet ist.
Lampe nach Anspruch 1, wobei das nach innen ragende Ende der Wärmeabschirmung abgeschrägt oder axial gestaltet eingerichtet ist.
Lampe nach Anspruch 1, wobei die sich von einem Endstopfen aus erstreckende Abschirmung einen axialen Spalt mit der Wärmeabschirmung definiert, die sich von dem gegenüberliegenden Endstopfen aus erstreckt.
Lampe nach Anspruch 1, die ferner eine Abdichtung zwischen dem Endstopfen und der Wärmeabschirmung sowie zwischen der Wärmeabschirmung und dem im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Element aufweist.
Lampe nach Anspruch 1, wobei der radiale Spalt in dem Bereich von etwa 0,1 mm bis 0,3 mm liegt.
Lampe nach Anspruch 1, wobei der radiale Spalt in dem Bereich von etwa 0,06 mm bis 0,24 mm liegt.
Lampe nach Anspruch 1, wobei der radiale Spalt in dem Bereich von etwa 0,03 mm bis 0,12 mm liegt.
Lampe nach Anspruch 1, wobei der radiale Spalt eine axiale Länge in dem Bereich von etwa 2,0 mm bis 7,5 mm aufweist.
Lampe nach Anspruch 1, wobei der radiale Spalt eine axiale Länge in dem Bereich von etwa 1,0 mm bis 4,0 mm aufweist.
Lampe nach Anspruch 1, wobei der radiale Spalt eine axiale Länge in dem Bereich von etwa 0,7 mm bis 2,4 mm aufweist.
Lampe nach Anspruch 1, wobei die Wärmeabschirmung eine relativ dünnwandige, im Wesentlichen rohrförmige Konfiguration aufweist.
Lampe nach Anspruch 1, wobei das im Wesentlichen rohrförmige Element, das die Entladungskammer bildet, und die Wärmeabschirmung aus einem (a) lichtdurchlässigen oder (b) durchsichtigen keramischen Material ausgebildet sind.
Lampe nach Anspruch 1, wobei wenigstens das im Wesentlichen rohrförmige Element, das die Entladungskammer bildet, und die Abschirmung aus einem Yttrium-Aluminium-Granat(Y₃Al₅O₁₂)-Material ausgebildet sind.
Lampe nach Anspruch 1, wobei wenigstens das im Wesentlichen rohrförmige Element, das die Entladungskammer bildet, und die Wärmeabschirmung aus einem der Materialien ausgebildet sind: (a) Saphir, (b) polykristallines Aluminiumoxid (PCA) oder (c) mikrokristallines Aluminiumoxid (MCA).
Lampe nach Anspruch 1, wobei wenigstens das im Wesentlichen rohrförmige Element und die Wärmeabschirmung aus einem Aluminiumnitrid(AlN)-Material ausgebildet sind.
Lampe nach Anspruch 1, wobei wenigstens das im Wesentlichen rohrförmige Element und die Wärmeabschirmung aus einem (a) lichtdurchlässigen oder (b) durchsichtigen Material ausgebildet sind, das aus einem (a) monokristallinen oder (b) polykristallinen Material ausgewählt ist, das sich für eine Bogenentladungsröhre einer Hochdruckentladungs(HID)-Lampe eignet.
Lampe nach Anspruch 1, wobei der Endstopfen mehrere darin ausgebildete axial beabstandete Umfangsnuten aufweist.
Lampe nach Anspruch 1, wobei die Wärmebarriere mehrere längs des Umfangs beabstandete, sich axial erstreckende Elemente enthält.
Lampe nach Anspruch 1, wobei die Wärmeabschirmung einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Lampe nach Anspruch 1, wobei die Wärmeabschirmung einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe, das aufweist: (a) Bereitstellen eines im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes zur Bildung einer Entladungskammer; (b) Bereitstellen eines Endstopfens mit einer Öffnung zur Aufnahme einer Elektrode; (c) Bereitstellen einer Wärmeabschirmung, die sich von dem Endstopfen aus erstreckt und einen radialen Spalt mit dem im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Element bildet; (d) Anordnen eines Endstopfens und einer Wärmeabschirmung in jedem gegenüberliegenden Ende des keramischen rohrförmigen Elementes; (e) Schaffen eines axialen Spaltes zwischen den Wärmeabschirmungen, die sich von jedem Endstopfen aus ins Innere der Entladungskammer erstrecken; und (f) Anordnen einer Elektrode in jedem Endstopfen.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Bereitstellens einer Wärmeabschirmung ein integrales Ausbilden der Wärmeabschirmung als ein einstückiges Element gemeinsam mit dem Endstopfen enthält.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Bereitstellens einer Wärmeabschirmung ein Anordnen eines relativ dünnwandigen Elementes mit im Wesentlichen rohrförmiger Konfiguration über dem Endstopfen enthält.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Bereitstellens einer Wärmeabschirmung ein Anordnen mehrerer längs des Umfangs beabstandeter, sich axial erstreckender Elemente an dem Endstopfen enthält.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Ausbildens eines radialen Spalts ein Ausbilden eines Spalts in dem Bereich von etwa 0,1 mm bis 0,3 mm enthält.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Ausbildens eines radialen Spalts ein Ausbilden eines Spalts in dem Bereich von etwa 0,06 mm bis 0,24 mm enthält.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Ausbildens eines radialen Spalts ein Ausbilden eines Spalts in dem Bereich von etwa 0,03 mm bis 0,12 mm enthält.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der radiale Spalt eine axiale Länge in dem Bereich von etwa 2,0 mm bis 7,5 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der radiale Spalt eine axiale Länge in dem Bereich von etwa 1,0 mm bis 4,0 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der radiale Spalt eine axiale Länge in dem Bereich von etwa 0,7 mm bis 2,4 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Bereitstellens eines Endstopfens ein Ausbilden mehrerer axial beabstandeter Ringe an dem Endstopfen enthält.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei wenigstens einer der Schritte aus dem Bereitstellen eines im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes und dem Schritt des Bereitstellens einer Wärmeabschirmung ein Erzeugen eines Elementes aus einem Material aus entweder (a) einem lichtdurchlässigen oder (b) einem durchsichtigen keramischen Material enthält.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner ein Erzeugen wenigstens entweder des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes und/oder der Wärmeabschirmung aus einem Yttrium-Aluminium-Granat(Y₃Al₅O₁₂)-Material aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner ein Erzeugen wenigstens entweder des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes und/oder der Wärmeabschirmung aus einem Material aus (a) Saphir, (b) polykristallinem Aluminiumoxid (PCA) oder (c) mikrokristallinem Aluminiumoxid (MCA) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner ein Erzeugen wenigstens entweder des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes und/oder der Wärmeabschirmung aus einem Aluminiumnitrid(AlN)-Material aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, das ferner ein Erzeugen wenigstens entweder des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes und/oder der Wärmeabschirmung aus einem (a) lichtdurchlässigen oder (b) durchsichtigen Material aufweist, das aus einem (a) monokristallinen oder (b) polykristallinem Material ausgewählt ist, das sich für eine Bogenentladungsröhre einer Hochdruckentladungs(HID)-Lampe eignet.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Anordnens eines Endstopfens und der Wärmeabschirmung ein Schaffen einer Abdichtung dazwischen enthält.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Bereitstellens einer Wärmeabschirmung ein Bereitstellen einer Wärmeabschirmung mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei der Schritt des Bereitstellens einer Wärmeabschirmung ein Bereitstellen einer Wärmeabschirmung mit einem kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Hochdruckentladungslampe mit einer Entladungsröhre, die aufweist: (a) ein im Wesentlichen rohrförmiges keramisches Element, das eine zwischen gegenüberliegenden Enden von diesem dazwischenliegende Entladungskammer definiert; (b) wobei jedes gegenüberliegende Ende des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes eine Öffnung in ihm zur Aufnahme einer Elektrode/eines Anschlussdrahts aufweist; (c) eine Wärmeabschirmung, die sich von jedem gegenüberliegenden Ende des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes aus ins Innere der Entladungskammer erstreckt und einen radialen Spalt mit dem im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Element definiert; und (d) eine Elektrode/einen Anschlussdraht, die/der in jeder der gegenüberliegenden Endöffnungen aufgenommen ist und sich in die Entladungskammer hinein erstreckt, wobei die Wärmeabschirmungen, die sich von jedem gegenüberliegenden Ende des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes aus erstrecken, einen axialen Spalt dazwischen definieren.
Verfahren zur Herstellung einer Hochdruckentladungslampe, das aufweist: (a) Bereitstellen eines im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes zur Bildung einer Entladungskammer; (b) Schaffung einer Öffnung in gegenüberliegenden Enden des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes; (c) Anordnen einer Wärmeabschirmung, die sich von jedem der gegenüberliegenden Enden des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes ins Innere der Entladungskammer erstreckt und mit diesem einen radialen Spalt definiert; (d) Bilden eines axialen Spalts zwischen den Wärmeabschirmungen, die sich von jedem der gegenüberliegenden Enden des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes aus erstrecken; und (e) Anordnen einer Elektrode in jeder der gegenüberliegenden Endöffnungen des im Wesentlichen rohrförmigen keramischen Elementes.