DE202010009040U1 - High pressure discharge lamp - Google Patents

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DE202010009040U1 DE202010009040U DE202010009040U DE202010009040U1 DE 202010009040 U1 DE202010009040 U1 DE 202010009040U1 DE 202010009040 U DE202010009040 U DE 202010009040U DE 202010009040 U DE202010009040 U DE 202010009040U DE 202010009040 U1 DE202010009040 U1 DE 202010009040U1
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Abstract

Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, das eine Füllung und Elektroden enthält, wobei das Entladungsgefäß aus Quarzglas gefertigt ist und wobei das Entladungsgefäß mit einer Schicht aus einem Metalloxid versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Al2O3 allein oder in Mischungen, die überwiegend Al2O3 enthalten, gefertigt ist und transluzent ist und den lichtemittierenden Bereich des Entladungsgefäßes vollständig bedeckt.High-pressure discharge lamp with a discharge vessel, which contains a filling and electrodes, wherein the discharge vessel is made of quartz glass and wherein the discharge vessel is provided with a layer of a metal oxide, characterized in that the layer of Al 2 O 3 alone or in mixtures containing predominantly Al 2 O 3, is manufactured and translucent and completely covers the light-emitting area of the discharge vessel.

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Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung geht aus von eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der Kolben kann insbesondere das Entladungsgefäß einer Hochdruckentladungslampe sein. Es kann sich dabei auch um den Außenkolben einer derartigen Lampe handeln. Es handelt sich dabei insbesondere um Metallhalogenidlampen, Natriumhochdrucklampen oder Quecksilberhochdrucklampen.The The invention is based on a high pressure discharge lamp according to the Preamble of claim 1. The piston can in particular the discharge vessel of a Be high pressure discharge lamp. It can also be the outer bulb Act such a lamp. These are in particular metal halide lamps, high pressure sodium lamps or high pressure mercury lamps.

Stand der TechnikState of the art

Aus der US-A 5 003 214 ist eine Lampe bekannt, bei der auf dem Kolben einer Hochdruckentladungslampe eine reflektierende Schicht aufgebracht ist. Das Verfahren basiert auf der Herstellung einer Suspension oder Paste. Ein ähnliches Verfahren ist aus US-A 4 012 655 bekannt. Hier wird versucht, eine möglichst dicke, den Kolben teilabdeckende Schicht aufzubringen, wozu eigens eine spezielle Adhäsionsschicht aufgebracht werden muss.From the US Pat. No. 5,003,214 For example, a lamp is known in which a reflective layer is applied to the bulb of a high-pressure discharge lamp. The process is based on the preparation of a suspension or paste. A similar procedure is off US Pat. No. 4,012,655 known. Here it is attempted to apply the thickest possible, the piston partially covering layer, for which purpose a special adhesion layer must be applied.

Aus der GB-A 1 375 081 ist eine Beschichtung bekannt, die teilweise aus Al2O3 besteht und bis zu 50 μm dick ist und im Prinzip per Flammspritzen aufgebracht sein kann.From the GB-A 1 375 081 a coating is known, which consists partly of Al2O3 and is up to 50 microns thick and can be applied in principle by flame spraying.

Nachteilig an diesen Verfahren ist zum einen die Vielzahl der Verfahrensschritte. Zum andern zeigt sich, dass die Haftung der Schicht nicht voll befriedigend ist und dass die Schichtdicke großen Schwankungen unterworfen ist.adversely On the one hand, the multiplicity of method steps is involved in these methods. On the other hand shows that the adhesion of the layer is not fully satisfactory is and that the layer thickness is subject to large fluctuations is.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die einfach und kostengünstig herstellbar ist und zudem eine bessere Haftung vermittelt und eine hohe Farbwiedergabe ermöglicht.It The object of the present invention is a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1, which is easy and inexpensive to produce and also provides better adhesion and allows high color rendering.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.These The object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.

Die Erfindung ermöglicht das Aufbringen von thermisch isolierenden und ggf. gleichzeitig reflektierenden Beschichtungen auf die Außenseite von Lampenkolben. Zur Erzeugung von wärmedämmenden Beschichtungen nach dem Prinzip der thermischen Leitfähigkeit müssen keramische Partikel auf den Lampenkolben aufgebracht werden. Je nach Bauform und Einsatzzweck der Lampe entstehen durch die Beschichtung isolierende Bereiche auf dem Lampenkolben.The Invention allows the application of thermally insulating and possibly simultaneously reflective coatings on the outside from lamp bulbs. For the production of heat-insulating Coatings according to the principle of thermal conductivity Ceramic particles must be applied to the lamp envelope become. Depending on the design and purpose of the lamp caused by the coating insulating areas on the lamp envelope.

Bisher wurde die Aufbringung der Partikel mittels einer Suspension realisiert. Diese Suspensionen oder Pasten weisen einerseits durch die Feststoffe stark abrasive Eigenschaften auf. Des Weiteren neigen sie zum Verklumpen, da Binder und Andickungsmittel, sog. Thixotropierungsmittel, enthalten sein müssen. Außerdem sind in den Pasten verschiedene Lösungsmittel beziehungsweise Chemikalien enthalten. Die Beschichtung wird bisher durch ein Zerstäuben der Paste und Aufspritzen bewerkstelligt, oder durch Eintauchen des Lampenkolbens, Überfließen oder Bepinseln. Nach dem Auftragen muss die Beschichtung unter erheblichen Wärmeeinfluss getrocknet und eingebrannt werden. Durch die verschiedenen Inhaltsstoffe in den Pasten wird je nach Materialkombination ein mehr oder weniger gutes Ansintern der Beschichtung an dem Lampenkolben erreicht. Nachteilig bei diesen Verfahren sind die Umwelt- und Arbeitsplatzbelastungen durch die Chemikalien und Lösungsmittel, der entsprechend hohe Energiebedarf und die teilweise geringe Qualität der Beschichtung in Hinblick auf Haftung und Oberflächengüte. Außerdem ist die Standzeit verschiedener Maschinenbauteile wegen der Abrasion durch die Partikel kurz.So far the application of the particles was realized by means of a suspension. These suspensions or pastes on the one hand by the solids strong abrasive properties. Furthermore, they tend to clump, since binders and thickeners, so-called thixotropic agents, contain have to be. In addition, in the pastes are different Contain solvents or chemicals. The Coating is done so far by atomizing the paste and spraying done, or by immersion of the lamp bulb, overflow or brushing. After application, the coating must be under considerable heat influence be dried and baked. Through the different ingredients in the pastes, depending on the combination of materials, one more or less achieved good Ansintern the coating on the lamp envelope. adversely In these procedures are the environmental and workloads through the chemicals and solvents that correspond accordingly high energy demand and the sometimes low quality of the Coating with regard to adhesion and surface quality. In addition, the service life of various machine components is due the abrasion by the particles short.

Durch die neuartige Anwendung von modifizierten thermischen Flamm-Spritzverfahren im Lampenbau können die Wärmedämmbeschichtungen in pulverförmigen Zustand direkt aufgebracht werden. Die benötigten Partikel werden als Pulver ohne den Zusatz von weiteren Chemikalien oder organischen Verbindungen durch das thermische Spritzen oder Flammspritzen auf die Glasoberfläche aufgeschmolzen.By the novel application of modified thermal flame spraying In the construction of the lamp thermal insulation coatings can be applied directly in the powdery state. The Particles required as a powder without the addition of other chemicals or organic compounds through the thermal Spraying or flame spraying melted onto the glass surface.

Dafür ist eine Auswahl von speziellen Pulvern auf Basis von Al2O3, rein oder Mischungen von Al2O3 mit MgO, ZrO2, auch mit Dotierung und/oder Stabilisierung durch weitere anorganische Materialien, beispielsweise Y2O3, HfO2, SiO2, TiO2 oder SO3, geeignet. Dabei sollte der Anteil des Al2O3 als wesentlicher Vermittler des Wärmestaueffekts jedoch immer mindestens 50 Gew.-% betragen. Durch die entsprechende Pulvergemischauswahl können die erforderlichen lichttechnischen Größen eingestellt werden. Ein 8%-iger Anteil an Y2O3 oder eine Kombination mit HfO2 (2%-ig) stabilisiert das Pulver thermisch und stellt die entsprechende Farbe ein. Auch sog. agglomerierte Pulver, bei denen feines Pulver (mittlere Korngröße 10 μm und weniger) zu Agglomeraten (mittlere Korngröße typisch 50 μm) zusammengepresst ist, können verwendet werden.For this is a selection of special powders based on Al 2 O 3 , pure or mixtures of Al 2 O 3 with MgO, ZrO 2, also with doping and / or stabilization by other inorganic materials, for example Y 2 O 3 , HfO 2 , SiO 2 , TiO 2 or SO 3 , suitable. Here, the share of Al2O3 as a major intermediary However, the heat accumulation effect always be at least 50 wt .-%. By selecting the appropriate powder mixture, the required lighting parameters can be set. An 8% level of Y2O3 or a combination with HfO2 (2% strength) thermally stabilizes the powder and sets the appropriate color. Also so-called agglomerated powder in which fine powder (average particle size 10 microns and less) is compressed to agglomerates (average grain size typically 50 microns) can be used.

Reines Al2O3 ist in den allermeisten Fällen jedoch ausreichend und am einfachsten aufzubringen.pure However, Al2O3 is sufficient in most cases and easiest to apply.

Dieser Beschichtungsvorgang beinhaltet nur den Wärmeeinfluss in der Flamme des Spritzkopfes beziehungsweise für die Vorbereitung der zu beschichtenden Glasoberfläche. Restfeuchte und/oder Verunreinigungen müssen vorher beseitigt werden. Durch diese Reduzierung der aufzubringenden thermischen Energie wird eine Beeinflussung oder Schädigung des Glases und umgebender Bauteile verringert oder ganz vermieden.This Coating process involves only the heat influence in the flame of the spray head or for the preparation the glass surface to be coated. Residual moisture and / or Impurities must be eliminated beforehand. By this reduction of the applied thermal energy is a Influence or damage to the glass and surrounding Components reduced or completely avoided.

Wesentliche Neuerung in der Beschichtungstechnik im Lampenbau ist die Verwendung von lösungsmittelfreier Verfahren, die ohne die Verwendung organischer Verbindungen oder flüssiger Stoffe auskommen. Neben der Vereinfachung des Prozesses durch die Elimination der Pastenerzeugung sind Umwelt- und Arbeitsschutzaspekte entscheidend.basics An innovation in coating technology in lamp construction is the use of solvent-free processes without the use manage organic compounds or liquid substances. Next the simplification of the process by the elimination of paste production environmental and occupational safety aspects are decisive.

Die anzuwendenden thermischen Spritzverfahren werden mit Plasmaflamme, Flammspritzen mit Brenngasflamme oder durch Hochgeschwindigkeitsflammspritzen durchgeführt. Die Auswahl des besten Verfahrens hängt von der Glas- und Pulverauswahl ab, sowie von der Dicke und den mechanischen Eigenschaften der zu erzeugenden Schicht ab. Durch die Beschleunigung der Pulver in der Flamme wird die abrasive Wirkung der Partikel vermieden und die Standzeiten der entsprechenden Maschinenteile gesteigert.The to be applied thermal spray process with plasma flame, Flame spraying with fuel gas flame or by high-speed flame spraying carried out. The selection of the best method depends from the glass and powder selection, as well as the thickness and the mechanical properties of the layer to be produced. By The acceleration of the powder in the flame will increase the abrasive effect of Particles avoided and the service lives of the corresponding machine parts increased.

Eine deutliche Qualitätsverbesserung bei gleichzeitiger Verringerung der Umwelt- und Arbeitsplatzgefährdung ist durch diese neuartige Anwendung möglich. Auch die Produktionskosten werden durch den Einsatz der modifizierten thermischen Spritzverfahren gesenkt.A Significant quality improvement with simultaneous reduction the environmental and workplace hazard is through this novel application possible. Also the production costs be through the use of modified thermal spraying lowered.

Das neuartige Verfahren ermöglicht überdies sogar nicht nur keramische Partikel wie ZrO2 oder Al2O3, rein zu verarbeiten.The In addition, novel methods even allow not only ceramic particles such as ZrO2 or Al2O3, to be processed purely.

Auch Gemische von Al2O3 mit zusätzlichen Anteilen an MgO und/oder Y2O3 können verwendet werden.It is also possible to use mixtures of Al 2 O 3 with additional amounts of MgO and / or Y 2 O 3 .

Als Verfahrensschritte sind im Prinzip jetzt nur noch zwei Maßnahmen erforderlich:

  • • Vorheizen des Kolbens auf Temperaturen zwischen 200 und 800°C, insbesondere 300 bis 500°C;
  • • Pulver mittels Flamme aufschmelzen und auf die Oberfläche des Kolbens aufspritzen.
In principle, only two measures are required as process steps:
  • • preheating the flask to temperatures between 200 and 800 ° C, especially 300 to 500 ° C;
  • • Melt the powder with a flame and spray onto the surface of the piston.

Dieses thermische Spritzverfahren bietet eine Reihe von spezifischen Vorteilen gegenüber den bekannten Verfahren. Diese sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst. mit Paste gemäß Stand der Technik thermisch gespritzt Oberflächenqualität Pulver nur angesintert, Körner in Größe und Geometrie in Ausgangszustand vorhanden Körner aufgeschmolzen und zu neuer, kompakter Keramikschicht verschmolzen Porosität sehr porös, schlechte Haftung innerhalb der Schicht leichte Porosität, Zusammenhalt der Schicht sehr gut Schichtdicke durch Porosität und Körnung Schicht immer rauh, stärkere Schwankungen der Schichtdicke Schichtdicke gleichmäßig, keine Körnung, geringere Rauhheit, Kante Kante wird durch Abbürstvorgang erzeugt, nicht reproduzierbar reproduzierbare, mit definierbarem Übergang erzeugbare Kante Schichtdicken wegen schlechter Haftung innerhalb der Schicht sind nicht beliebig dicke oder dünne Schichten erzeugbar; typisch 100 μm Schichtdicken typisch 70 bis 500 μm; This thermal spray process offers a number of specific advantages over the known processes. These are summarized in the following table. with paste according to the prior art thermally sprayed surface quality Powder only sintered, grains in size and geometry in initial state available Granules melted and fused to new, compact ceramic layer porosity very porous, poor adhesion within the layer slight porosity, cohesion of the layer very good layer thickness due to porosity and grain layer always rough, greater variations in layer thickness Layer thickness evenly, no grain size, less roughness, edge Edge is created by brushing process, not reproducible reproducible edge that can be generated with a definable transition layer thicknesses because of poor adhesion within the layer are not arbitrarily thick or thin layers can be produced; typically 100 μm Layer thicknesses typically 70 to 500 μm;

Insbesondere handelt es sich bei den beschichteten Kolben um Lampenkolben aus Quarzglas oder Hartglas. Die Schichten werden dabei auf den ganzen Kolben aufgebracht. Üblicherweise ist der Kolben ein Entladungsgefäß aus Quarzglas.Especially If the coated pistons are bulb bulbs Quartz glass or toughened glass. The layers will be on the whole Piston applied. Usually, the piston is a discharge vessel Quartz glass.

Grundsätzlich ist das Verfahren auch für Kolben aus Keramik anwendbar.in principle the method is also applicable to ceramic pistons.

Der Farbwiedergabeindex von Hochdruckentladungslampen mit Entladungsgefäß aus Quarzglas ist um etwa 10 Punkte geringer als der von vergleichbaren Lampen mit einem Entladungsgefäß aus Keramik. Dem steht jedoch gegenüber, dass Entladungsgefäße aus Quarzglas kostengünstiger gefertigt werden können. Ziel ist es daher, auch bei Entladungsgefäßen aus Quarzglas ähnlich hohe Werte für den Farbwiedergabeindex zu erzielen wie im Falle von Keramik.Of the Color rendering index of high pressure discharge lamps with discharge vessel Quartz glass is about 10 points lower than comparable ones Lamps with a ceramic discharge vessel. the however, faces that discharge vessel can be made cheaper from quartz glass. The aim is therefore, even with discharge vessels of quartz glass similarly high values for the color rendering index as in the case of ceramics.

An sich bekannt ist es, auf die Enden von Entladungsgefäßen aus Quarzglas sog. Wärmestaubeläge aufzubringen. Derartige an sich bekannte Wärmestaubeläge werden jetzt auf das ganze Volumen des Entladungsgefäßes, soweit es der Lichtabstrahlung dient, aufgebracht. Dabei ist es wichtig, die Beschichtung so zu gestalten, dass sie transluzente Eigenschaften erhält, indem die Schichtdicke geeignet gewählt wird.At it is known, on the ends of discharge vessels From quartz glass so-called heat dust deposits apply. Such per se known Wärmestaubeläge be now on the whole volume of the discharge vessel, as far as it serves the light emission, applied. That's it important to make the coating translucent Properties obtained by choosing the layer thickness suitable becomes.

Während der Herstellung des Entladungsgefäß aus Quarzglas kann jetzt ohne großen Mehraufwand ein einfaches Beschichtungsverfahren angewendet werden. Dafür eignet sich insbesondere das sog. keramische Flammspritzen wie oben erwähnt. Außer einem hohen Farbwiedergabeindex wird damit eine höhere Maintenance und eine geringere Farbortstreuung erreicht.While the production of the discharge vessel made of quartz glass Now can be a simple coating process without much extra effort be applied. In particular, the so-called. ceramic flame spraying as mentioned above. Except a high color rendering index will result in higher maintenance and achieved a lower color scattering.

Figurencharacters

Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:in the The following is the invention based on several embodiments be explained in more detail. Show it:

1 eine Metallhalogenidlampe in Seitenansicht; 1 a metal halide lamp in side view;

2 eine Prinzipdarstellung eines Verfahrens zum Aufbringen der Schicht; 2 a schematic representation of a method for applying the layer;

3 bis 4 weitere Prinzipdarstellungen für alternative Verfahren zum Aufbringen der Schicht 3 to 4 further schematic representations of alternative methods for applying the layer

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

In 1 ist schematisch eine 1600 W Hochdruckentladungslampe 1 ohne Außenkolben dargestellt, wie sie beispielsweise in US-PS 5 142 195 näher beschrieben ist. Sie ist für den Einsatz in Reflektoren bestimmt, wobei sie axial zur Reflektorachse angeordnet wird.In 1 is schematically a 1600 W high pressure discharge lamp 1 shown without outer bulb, as for example in U.S. Patent 5,142,195 is described in more detail. It is intended for use in reflectors, being arranged axially to the reflector axis.

Das Entladungsgefäß 2 aus Quarzglas definiert eine Längsachse X und ist als Tonnenkörper ausgeführt. Das Entladungsvolumen ist etwa 20 cm3. Die stabförmigen Wolfram-Elektroden 6 mit aufgeschobener Wendel 7 als Kopf sind an den beiden Enden des Entladungsgefäßes in Quetschungen 5 axial ausgerichtet. Die Elektroden 6 sind an Folien 8 in der Quetschung 5 befestigt, an denen äußere Stromzuführungen 9 ansetzen. Am entladungsfernen Ende 3 der beiden Quetschungen 5a, 5b ist ein Keramiksockel 11 mit Kitt befestigt. Das Entladungsgefäß 2 enthält eine Füllung aus einem Edelgas als Startgas, Quecksilber sowie Metallhalo geniden. Als Metallhalogenid wird HgBr2 und HgJ2 sowie die lichtaktive Füllung NaJ, CsJ, T1J und DyJ3 sowie TmJ3 verwendet.The discharge vessel 2 of quartz glass defines a longitudinal axis X and is designed as a barrel body. The discharge volume is about 20 cm 3 . The rod-shaped tungsten electrodes 6 with deferred spiral 7 as a head are at the two ends of the discharge vessel in bruising 5 axially aligned. The electrodes 6 are on slides 8th in the bruise 5 attached to which external power supplies 9 begin. At the discharge distant end 3 the two bruises 5a . 5b is a ceramic base 11 attached with putty. The discharge vessel 2 contains a filling of a noble gas as starting gas, mercury and metal halides. The metal halide used is HgBr2 and HgJ2 as well as the light-active filling NaJ, CsJ, T1J and DyJ3 and TmJ3.

Das ganze lichtemittierende Volumen ist mit einer Schicht aus Al2O3 gleichmäßig bedeckt, die so dünn ist, etwa 100 bis 200 μm dick, dass sie immer noch transluzent ist. Sie ist mittels Flammspritzen hergestellt.The Whole light emitting volume is covered with a layer of Al2O3 evenly covered, which is so thin about 100 to 200 microns thick that they are still translucent is. It is made by flame spraying.

Die Beschichtung 9 hat eine Schichtdicke von 150 μm, mit einer Gleichmäßigkeit von mindestens 10% und wird folgendermaßen hergestellt:

  • • Vorheizen des Kolbens auf Temperaturen von etwa 300 bis 400°C im Falle von plasmagespritzten Al2O3-Schichten. Die genaue Vorheiztemperatur ist abhängig von Geometrie und Masse des zu beschichtenden Entladungsgefäßes, von der Art der Keramik und von dem gewählten Spritzverfahren und der resultierenden Flammentemperatur. Bei flammgespritzten Al2O3-Schichten können Temperaturen bis zu 800°C notwendig sein.
  • • Al2O3-Pulver mittels Plasmaflamme aufschmelzen und auf die Oberfläche des Kolbens lokal aufspritzen.
The coating 9 has a layer thickness of 150 microns, with a uniformity of at least 10% and is prepared as follows:
  • • Preheat the flask to temperatures of about 300 to 400 ° C in the case of plasma sprayed Al2O3 layers. The exact preheat temperature depends on the geometry and mass of the discharge vessel to be coated, the type of ceramic and the chosen spraying process and the resulting flame temperature. Flame-sprayed Al2O3 layers may require temperatures of up to 800 ° C.
  • • Melt the Al2O3 powder with a plasma flame and spray it onto the surface of the flask locally.

Ein großer Vorteil des neuen Verfahrens ist, dass es gezielt angewendet werden kann um größere Flächen zu beschichten, wie beispielsweise eine Schicht analog wie in US-A 4 012 655 oder EP0361198 oder US5003214 beschrieben, jedoch mit dem Unterschied, dass die Porosität der Schicht mittels Flammspritzen eingestellt werden kann. Die Porosität liegt in einem Bereich von 10 bis 50% des Schichtvolumens. Nimmt man andere Verfahren wie Sol-Gel, so ist die Porosität nahe null. Bei Pasten ist sie sehr hoch und liegt bei etwa 80%. Außerdem sind die damit sinnvoll erzeugbaren Schichtdicken sehr klein, sie liegen in aller Regel bei 0,1 bis 10 μm. Dickere Schichten, wie sie mit Flammsprühen erzeugt werden können, wobei jetzt im Gegensatz zu Sol-Gel-Verfahren oder Pasten-Verfahren hohe Durchsatzraten möglich sind, liegen im Bereich von 70 bis 500 μm, bevorzugt bis 200 μm. Damit lassen sich vor allem Al2O3-Schichten aufbringen, die mehr wärmestauende Eigenschaften zeigen. Diese werden durch die Porosität der Schicht entscheidend unterstützt.A big advantage of the new method is that it can be used selectively to coat larger surfaces, such as a layer analogous to that in US Pat. No. 4,012,655 or EP0361198 or US5003214 described, but with the difference that the porosity of the layer can be adjusted by means of flame spraying. The porosity is in a range of 10 to 50% of the layer volume. Taking other methods such as sol-gel, the porosity is close to zero. For pastes, it is very high and is about 80%. In addition, the useful layer thicknesses produced are very small, they are usually at 0.1 to 10 microns. Thicker layers, such as those which can be produced by flame spraying, whereby high throughput rates are now possible in contrast to sol-gel processes or paste processes, are in the range from 70 to 500 μm, preferably up to 200 μm. In particular, Al2O3 layers, which show more heat-retaining properties, can be applied. These are decisively supported by the porosity of the layer.

Als Verfahren eignet sich normales Flammspritzen, wie an sich bekannt, um relativ Schichten von typisch 70–500 μm Dicke aufzubringen. Es ist besonders kostengünstig. Möglich sind auch andere Flammspritztechniken wie Plasma-Flammspritzen oder Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen.When Method is suitable for normal flame spraying, as known per se around relatively layers of typically 70-500 microns thickness applied. It is particularly inexpensive. Possible are also other flame spraying techniques such as plasma flame spraying or High-velocity flame spraying.

Beim Flammspritzen gemäß 2 wird eine Spritzdüse 14 verwendet, bei der ein zentraler Kanal das Pulver 15 zuführt und ein konisch zulaufender, außen liegender Kanal 21 das Brennstoff-Sauerstoffgemisch zuführt. Diese Düse wird auf die Oberfläche des Kolbens gerichtet. Das zu spritzende Metalloxid 15 wird durch eine Brenngas-Sauerstofflamme 16 aufgeschmolzen und durch den Druck der Brenngase auf den Kolben 17 aufgespritzt und bildet dort eine Schicht 19. Zusätzlich kann zur Unterstützung Druckgas 18 verwendet werden. Das Brennstoff-Sauerstoff-Gemisch 23 wird durch einen inneren Kanal 21, die Druckluft durch einen äußeren Kanal 22 in Richtung Flamme 16 geführt. Das Metalloxid 15 wird als Pulver zugeführt, das laufend nachgefördert wird. Durch die Verwendung von Druckluftdüsen kann die Flammenform und die Form des Spritzstrahls 20 sowie die Flammentemperatur gesteuert werden. Die Temperatur, die in der Flamme erreicht wird, liegt bei 2000 bis 3000°C.In flame spraying according to 2 becomes a spray nozzle 14 used, where a central channel is the powder 15 feeds and a tapered, outboard channel 21 supplying the fuel-oxygen mixture. This nozzle is directed to the surface of the piston. The metal oxide to be sprayed 15 is due to a fuel gas oxygen flame 16 melted and by the pressure of the fuel gases on the piston 17 sprayed on and forms a layer there 19 , Additionally it can support pressurized gas 18 be used. The fuel-oxygen mixture 23 is through an inner channel 21 , the compressed air through an outer channel 22 in the direction of flame 16 guided. The metal oxide 15 is supplied as a powder, which is continuously fed. By using compressed air nozzles, the flame shape and the shape of the spray jet can 20 as well as the flame temperature are controlled. The temperature reached in the flame is 2000 to 3000 ° C.

Beim Hochgeschwindigkeits-Flammspritzen gemäß 3 wird das Spritzpulver im Spritzstrahl 20 mit sehr hoher Geschwindigkeit auf den Kolben gespritzt. Die Düse 24 ist insbesondere wassergekühlt 25. Die Temperatur in der Flamme 16 liegt bei typisch 3000°C. Vorteilhaft ist, daß durch die hohe Geschwindigkeit eine gute Haftung und geringe Porosität der Schicht erzielt werden kann. Im inneren Kanal 21 wird das Brenngas/Sauerstoff-Gemisch zugeführt, im äußeren Kanal Kühlluft 22.In high-speed flame spraying according to 3 the spray powder is in the spray jet 20 sprayed on the piston at a very high speed. The nozzle 24 is in particular water-cooled 25. The temperature in the flame 16 is typically 3000 ° C. It is advantageous that good adhesion and low porosity of the layer can be achieved by the high speed. In the inner channel 21 the fuel gas / oxygen mixture is supplied, in the outer channel cooling air 22 ,

Beim Plasmaspritzen gemäß 4 wird die zum Aufschmelzen des Metalloxids notwendige Energie durch ein Plasmagas 35 erzeugt. An einer zentrisch angeordneten, wassergekühlten (36) Anode 37 aus Kupfer brennt ein gasstabilisierter Lichtbogen hoher Energiedichte, ausgehend von einer Wolfram-Kathode 39. Das zugefügte Gas 35 ionisiert zum Plasma und verlässt die Brenndüse 14 mit hoher Geschwindigkeit und hoher Temperatur, typisch 15000°C. Das metalloxidische Pulver wird mittels eines Trägergases über Kanäle 34 in die Plasmaflamme 38 eingebracht, dort aufgeschmolzen und dann mit einer Geschwindigkeit von etwa 300 bis 700 m/s auf den Kolben 17 geschleudert um dort die Schicht 19 zu bilden.In plasma spraying according to 4 becomes the energy necessary for melting the metal oxide through a plasma gas 35 generated. On a centrically arranged, water-cooled ( 36 ) Anode 37 A gas-stabilized arc of high energy density burns from copper, starting from a tungsten cathode 39 , The added gas 35 ionizes to the plasma and leaves the burner nozzle 14 at high speed and high temperature, typically 15000 ° C. The metal oxide powder is passed through channels by means of a carrier gas 34 into the plasma flame 38 introduced, melted there and then at a speed of about 300 to 700 m / s on the piston 17 thrown around there the shift 19 to build.

Derartige an sich bekannte Spritzverfahren sind bisher fast ausschließlich zum Erzeugen von mechanisch beanspruchten Schutzschichten verwendet worden, meist auf metallischen Substraten. Nur wenige Veröffentlichungen befassen sich mit speziellen Anwendungen für Substrate aus Glas oder Glaskeramik, beispielsweise: Kriven et al., Cer. Eng. And Sci. Proc. Vol. 24, S. 601–614 (2003) sowie Kucuk et al, J. Am. Ceram. Soc. Vol. 84, S. 693–700 (2001) .Such per se known spray methods have hitherto been used almost exclusively for the production of mechanically stressed protective layers, usually on metallic substrates. Only a few publications deal with specific applications for substrates made of glass or glass ceramic, for example: Kriven et al., Cer. Closely. And Sci. Proc. Vol. 24, pp. 601-614 (2003) such as Kucuk et al, J. Am. Ceram. Soc. Vol. 84, pp. 693-700 (2001) ,

Die oben beschriebenen Verfahren sind für den Einsatz im Lampenbau modifiziert. Ziel der Modifikationen ist es, die Wärmeeinbringung und die Verformung des Lampenkörpers zu verringern oder zu vermeiden. So ist es notwendig, die Spritzparameter dahingehend anzupassen bzw. die Brennertechnik zu modifizieren, daß die dünnwandigen Glasgefäße nicht durch punktuelle Wärmeeinwirkung beschädigt werden. Ziel aller thermischen Spritzprozesse ist es, die Wärmeaufbringung homogen über die zu beschichtende Fläche zu verteilen.The The above-described methods are for use in the lamp industry modified. The aim of the modifications is the heat input and to reduce the deformation of the lamp body or to avoid. So it is necessary to spray parameters to that effect to adapt or to modify the burner technology that the thin-walled glass vessels not by punctual Heat damage to be damaged. Goal of all thermal Injection processes is the homogeneous application of heat to distribute the surface to be coated.

Weitere Anpassungen müssen in Bezug auf die Größe der zu beschichtenden Flächen oder Bauteile getroffen werden. Übliche Brenner und Spritzanlagen sind für die kleinen Beschichtungen in der Regel in Hinblick auf Wärmeeinbringung und Spritzkegel überdimensioniert.Further Adjustments need to be in terms of size the surfaces or components to be coated are taken. usual Burner and spray equipment are for the small coatings usually oversized in terms of heat input and spray cone.

Mit einem vollständigen Überzug oder Coating aus Al2O3 lassen sich bei einer 80 W Lampe mit einer Farbtemperatur von 3250 K, also WDL-Füllung mit NaJ, Tl-Jodid, Dy-Jodid und Tm-Jodid, folgende Daten erzielen:
Allgemeiner Farbwiedergabeindex Ra = 89–90/ohne Coating Ra = 75
Farbwiedergabeindex R9 = 14/ohne Coating: R9 = –70
Maintenance nach 1500 Std: 100%/ohne Coating 85%.
With a complete coating or coating of Al2O3, the following data can be obtained for an 80 W lamp with a color temperature of 3250 K, ie WDL filling with NaJ, Tl-iodide, Dy-iodide and Tm-iodide:
General color rendering index Ra = 89-90 / without coating Ra = 75
Color rendering index R9 = 14 / without coating: R9 = -70
Maintenance after 1500 hours: 100% / without coating 85%.

Die Streuung der Farbtemperatur ist extrem gering und liegt bei +–30 K.The Scattering of the color temperature is extremely low and is + -30 K.

Das Coating besteht bevorzugt aus Al2O3, die Schichtdicke beträgt dabei 100 bis 200 μm.The Coating is preferably made of Al 2 O 3, the layer thickness is while 100 to 200 microns.

Bisherige WDL-Füllungen mit Entladungsgefäß aus Quarzglas erreichten regelmäßig nur einen Ra von etwa 70, der R9 war R9 = –100.Previous WDL fillings with discharge vessel made Quartz glass regularly reached only one Ra of about 70, the R9 was R9 = -100.

Die Verwendung von ZrO2 als Coating hat sich nicht bewährt, weil es nicht ausreichend durchscheinend oder transluzent aufgebracht werden kann.The Using ZrO2 as a coating has not proven because it is not sufficiently translucent or translucent can be.

Der einzigartige Vorteil der neuartigen Beschichtung liegt darin, dass sie ermöglicht, die Temperatur des cold spot zu erhöhen während gleichzeitig aber die Temperatur des hot spot etwa konstant bleibt, verglichen mit einer gleichartigen Lampe, die lediglich die bekannten Wärmestaubeläge aufweist. Die Lampe hat eine hohe Wandbelastung von mindestens 22 W/cm2.The unique advantage of the novel coating is that it allows the temperature of the cold spot to be increased while, at the same time, keeping the temperature of the hot spot approximately constant, compared to a similar lamp having only the known thermal dust saw. The lamp has a high wall load of at least 22 W / cm 2 .

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

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  • - Kucuk et al, J. Am. Ceram. Soc. Vol. 84, S. 693–700 (2001) [0038] Kucuk et al, J. Am. Ceram. Soc. Vol. 84, pp. 693-700 (2001) [0038]

Claims (5)

Hochdruckentladungslampe mit einem Entladungsgefäß, das eine Füllung und Elektroden enthält, wobei das Entladungsgefäß aus Quarzglas gefertigt ist und wobei das Entladungsgefäß mit einer Schicht aus einem Metalloxid versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Al2O3 allein oder in Mischungen, die überwiegend Al2O3 enthalten, gefertigt ist und transluzent ist und den lichtemittierenden Bereich des Entladungsgefäßes vollständig bedeckt.High-pressure discharge lamp with a discharge vessel, which contains a filling and electrodes, wherein the discharge vessel is made of quartz glass and wherein the discharge vessel is provided with a layer of a metal oxide, characterized in that the layer of Al 2 O 3 alone or in mixtures containing predominantly Al 2 O 3, is manufactured and translucent and completely covers the light-emitting area of the discharge vessel. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke 70 bis 500 μm beträgt, insbesondere bis 200 μm.High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that the layer thickness is 70 to 500 μm, in particular up to 200 microns. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht eine Porosität von 10 bis 50% des Schichtvolumens aufweist.High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that the layer has a porosity of 10 up to 50% of the layer volume. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe eine Füllung besitzt, die eine warmweiße Farbtemperatur vermittelt.High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that the lamp has a filling which gives a warm white color temperature. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht mittels eines thermischen Spritzgussverfahrens hergestellt ist.High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized characterized in that the layer by means of a thermal injection molding process is made.
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Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kriven et al., Cer. Eng. And Sci. Proc. Vol. 24, S. 601-614 (2003)
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