EP1675157A2 - Vessel for discharge lamp - Google Patents

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EP1675157A2
EP1675157A2 EP05027022A EP05027022A EP1675157A2 EP 1675157 A2 EP1675157 A2 EP 1675157A2 EP 05027022 A EP05027022 A EP 05027022A EP 05027022 A EP05027022 A EP 05027022A EP 1675157 A2 EP1675157 A2 EP 1675157A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
combustion chamber
central region
outer contour
discharge lamp
Prior art date
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Granted
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EP05027022A
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EP1675157B1 (en
EP1675157A3 (en
Inventor
Henning Dr. Rehn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/84—Lamps with discharge constricted by high pressure
    • H01J61/86—Lamps with discharge constricted by high pressure with discharge additionally constricted by close spacing of electrodes, e.g. for optical projection

Definitions

  • the present invention relates to a piston for discharge lamps, in particular for short-arc discharge lamps, according to claim 1.
  • Discharge lamps are used today in many fields, for example as projection light sources.
  • a discharge lamp always comprises a piston or burner, for example made of quartz glass, which has a gas space filled with gas.
  • the so-called barrel which is filled for example with xenon, other noble gases or metal vapors, such as mercury, two opposing electrodes are included, between which the discharge takes place.
  • both the outer contour of the piston and the barrel have a central region that is toroidal in shape. That is, the sectional figure of one of these middle Areas having any plane containing the piston axis is a circular segment of radius r whose center is at a distance R from the piston axis. In previous piston designs, the center of this circle segment is between this and the piston axis (R> 0).
  • the centers of the circle segments belonging to the middle regions of the outer contour of the piston and the barrel lie in the same normal plane to the piston axis, so that both tori are concentric.
  • central regions are mirror-symmetric with respect to this normal plane continuously into edge regions which are frustoconical in the barrel, tubular in the outer contour. Between the middle and the tubular portion of the outer contour, a constriction with predetermined radii is present.
  • both the outer contour and the shape of the barrel is always not only rotationally symmetrical to the piston axis, but also mirror-symmetrical to the normal plane.
  • the optical efficiency i. the ratio of absorbed current to emitted light, but not yet optimal.
  • the invention has for its object to provide a piston for discharge lamps with a higher optical efficiency available.
  • a piston for a discharge lamp according to claim 1 comprises in known manner an inner combustion chamber, wherein the outer contour of the piston and the combustion chamber each have a central region and adjoining edge regions, each central region being toroidal.
  • a piston for a discharge lamp according to claim 2 comprises in known manner an inner combustion chamber, wherein the outer contour of the piston and the combustion chamber each have a central region and adjoining edge regions, each central region is torus-shaped and wherein each edge region of the combustion chamber frustoconical away from the central region is formed rotationally symmetrical to the piston axis with a certain cone angle.
  • these cone angles of the two edge regions of the combustion chamber are unequal in size.
  • the cone angle of one of the two edge regions of the combustion chamber in the range between 22 ° and 60 °, particularly preferably between 30 ° and 45 °, the cone angle of the other edge region in the range between 0 ° and 30 °, preferably between 10 ° and 20 °.
  • cone angles of 0 ° are possible, so that instead of a tapered truncated cone, a tubular edge region is present.
  • the length of each edge region may be suitably chosen, for example so that the total length of the combustion chamber remains unchanged compared with a conventional one. Also included is the possibility that one or both edge regions have a vanishing length, ie that the combustion chamber consists essentially only of the central toroidal region.
  • the discharge lamp with a piston according to the invention has a reflector
  • the reflector-side edge region of the combustion chamber has the larger, the other edge region the smaller cone angle.
  • the circular segment which forms the central region of the outer contour and / or of the combustion chamber, is advantageously displaced toward the piston axis in such a way that the combustion chamber and / or the wall thickness of the piston in the middle region is equal to that of pistons according to the prior art. In this way it is possible to retain existing production tools and processes and to use empirically determined optima for these values.
  • FIG. 1 schematically shows a discharge lamp 1 with a piston 2 according to the invention.
  • An elliptical reflector 5 is arranged around this, concentrating the light generated by the burner in the secondary focal plane.
  • the piston 2 has an outer contour with a central region 2a, which is toroidal.
  • Figure 2 shows the corresponding Parameters.
  • the center of the circle segment formed by a section of the outer contour with any plane containing the piston axis (radius r B ) has a distance R B to the piston axis, which can be positive or negative.
  • the outer contour can be thought to have been created by moving a segment of a circle having a radius r B whose center lies on the piston axis normal to this piston axis by a radius of rotation R B. If the circular segment, as in FIG. 2, is displaced away from the piston axis in the direction of the circular segment, the radius of rotation is positive (R B > 0), negative in the opposite direction when displaced via the piston axis (R B ⁇ 0). Subsequently, the circular segment rotates about the piston axis and thereby passes over the central region 2a of the outer contour.
  • An edge region 2b adjoins this middle region on both sides, which in turn adjoins a shank region 2c and is constricted relative thereto.
  • the geometric shape of the skirt and shank region of the piston is not essential to the present invention and may correspond to those of the prior art pistons.
  • the piston has a combustion chamber 3 filled with gas or metal vapor, in which electrodes 4 are arranged.
  • the connection of the electrodes is not shown for the sake of clarity in the schematic figures.
  • the combustion chamber also has a toric central region 3 a, the characteristic quantities of which are shown in FIG. 2. As shown in Figure 2, the center of the corresponding circle segment is displaced beyond the piston axis.
  • the combustion chamber can be thought to have been created by moving the center point of a circle segment with radius r T away from the piston axis normal to this piston axis by a turning radius R T.
  • the piston axis is between the circle segment and its center, ie the radius of rotation is negative (R T ⁇ 0). Equivalent to this is the turning radius negative if and only if the maximum distance from the Piston axis to the swept surface is smaller than the segment radius.
  • the circle segment rotates about the piston axis and thereby passes over the central region 3a of the combustion chamber.
  • a truncated conical edge region 3b adjoins this middle region on both sides, which tapers from the central region 3a outwardly rotationally symmetrical to the piston axis with a specific cone angle ⁇ 1 or ⁇ 2 (FIG. 3). At the end of the combustion chamber is sealed.
  • the cone angles ⁇ 1 and ⁇ 2 of the two edge regions of the combustion chamber are unequal in size.
  • the area facing the reflector 5 is significantly steeper than usual in the prior art, the opposite area significantly flatter.
  • FIG. 4 shows by way of example a piston according to a second embodiment of the present invention.
  • the central region 3a of the combustion chamber indicated by the dashed circle, whose segment sweeps over the toroidal region, is displaced from the central region 2a of the outer contour by a distance z in the direction of the piston axis.
  • the central region of the combustion chamber is displaced in the direction of the reflector 5.
  • the center of the center circle of the outer contour preferably remains in the first focal point of the reflector 5.
  • the centers of the segments (indicated by dashed lines in FIG. 4) which form the toroidal central regions of the outer contour and of the combustion chamber have a distance z in the direction of the piston axis.
  • negative radii refer to a displacement of the circle segment beyond the piston axis.

Abstract

The vessel has an internal combustion chamber (3), where the outer contour of the vessel and the combustion chamber follow a boundary having a middle range. The middle range is torus-shaped and has a cut figure at the middle range. An axle has a segment of a circle having a segment radius (r) and whose center of axle is separated by a distance around a turning radius (R). The centre of the circle segment, which form the middle range of the outer contour and the combustion chamber, toward the axle has a distance (z). The axle is between the center of the segment of the circle and the combustion chamber.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für Entladungslampen, insbesondere für Kurzbogen- Entladungslampen, gemäß Patentanspruch 1.The present invention relates to a piston for discharge lamps, in particular for short-arc discharge lamps, according to claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Entladungslampen werden heute in vielen Bereichen eingesetzt, beispielsweise als Projektionslichtquellen.Discharge lamps are used today in many fields, for example as projection light sources.

Dabei umfasst eine Entladungslampe stets einen Kolben oder Brenner, beispielsweise aus Quarzglas, der einen mit Gas gefüllten Brennraum aufweist. In diesen Brennraum, die so genannte Tonne, die beispielsweise mit Xenon, anderen Edelgase oder Metalldämpfen, beispielsweise Quecksilber gefüllt ist, sind zwei einander gegenüberliegende Elektroden eingeschlossen, zwischen denen die Entladung stattfindet.In this case, a discharge lamp always comprises a piston or burner, for example made of quartz glass, which has a gas space filled with gas. In this combustion chamber, the so-called barrel, which is filled for example with xenon, other noble gases or metal vapors, such as mercury, two opposing electrodes are included, between which the discharge takes place.

Die geometrische Form bekannter Kolben ist historisch entstanden und empirisch optimiert. Insbesondere aus Gründen der Herstellung sind sowohl die Außenkontur des Kolbens als auch die Form der Tonne stets rotationssymmetrisch zur Kolbenachse.The geometric shape of known pistons has historically arisen and has been empirically optimized. In particular, for reasons of production, both the outer contour of the piston and the shape of the barrel are always rotationally symmetrical to the piston axis.

Bei Kolben nach dem Stand der Technik weisen sowohl die Außenkontur des Kolbens als auch der Tonne einen mittleren Bereich auf, der torusförmig ausgebildet ist. Das heißt, dass die Schnittfigur eines dieser mittleren Bereiche mit einer beliebigen, die Kolbenachse enthaltenden Ebene ein Kreissegment mit dem Radius r ist, dessen Mittelpunkt einen Abstand R zur Kolbenachse aufweist. Bei bisherigen Kolbendesigns liegt der Mittelpunkt dieses Kreissegments zwischen diesem und der Kolbenachse (R>0).In prior art pistons, both the outer contour of the piston and the barrel have a central region that is toroidal in shape. That is, the sectional figure of one of these middle Areas having any plane containing the piston axis is a circular segment of radius r whose center is at a distance R from the piston axis. In previous piston designs, the center of this circle segment is between this and the piston axis (R> 0).

Die Mittelpunkte der zu den mittleren Bereichen der Außenkontur des Kolbens und der Tonne gehörenden Kreissegmente liegen dabei in der selben Normalebene zur Kolbenachse, so dass beide Tori konzentrisch sind.The centers of the circle segments belonging to the middle regions of the outer contour of the piston and the barrel lie in the same normal plane to the piston axis, so that both tori are concentric.

Diese mittleren Bereiche gehen spiegelsymmetrisch bezüglich dieser Normalebene kontinuierlich in Randbereiche über, die bei der Tonne kegelstumpfförmig, bei der Außenkontur rohrförmig sind. Zwischen dem mittleren und dem rohrförmigen Bereich der Außenkontur ist eine Einschnürung mit vorgegebenen Radien vorhanden.These central regions are mirror-symmetric with respect to this normal plane continuously into edge regions which are frustoconical in the barrel, tubular in the outer contour. Between the middle and the tubular portion of the outer contour, a constriction with predetermined radii is present.

Bei bekannten Kolben ist daher sowohl die Außenkontur als auch die Form der Tonne stets nicht nur rotationssymmetrisch zur Kolbenachse, sondern auch spiegelsymmetrisch zu der Normalebene.In known pistons, therefore, both the outer contour and the shape of the barrel is always not only rotationally symmetrical to the piston axis, but also mirror-symmetrical to the normal plane.

Diese Symmetrien sind insbesondere bei der Herstellung der Kolben aus Glas, insbesondere Quarzglas vorteilhaft und bewirken auch eine hohe mechanische Festigkeit gegenüber dem Gasdruck in der Tonne.These symmetries are particularly advantageous in the production of the flask made of glass, in particular quartz glass and also cause a high mechanical strength against the gas pressure in the barrel.

Bei bekannten Kolben mit oben beschriebener geometrischer Form ist die optische Effizient, i.e. das Verhältnis von aufgenommenem Strom zu abgegebenem Licht, jedoch noch nicht optimal.In known pistons having the geometrical shape described above, the optical efficiency, i. the ratio of absorbed current to emitted light, but not yet optimal.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kolben für Entladungslampen mit einer höheren optischen Effizienz zur Verfügung zu stellen.The invention has for its object to provide a piston for discharge lamps with a higher optical efficiency available.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Kolben gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 2 durch dessen kennzeichnenden Merkmale weitergebildet. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.To solve this problem is a piston according to the preamble of claim 1 or 2 by its characterizing features further training. Particularly advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Ein Kolben für eine Entladungslampe gemäß Anspruch 1 umfasst in an sich bekannter Weise einen inneren Brennraum, wobei die Außenkontur des Kolbens und des Brennraums je einen mittleren Bereich und daran anschließende Randbereiche aufweisen, wobei jeder mittlere Bereich torusförmig ausgebildet ist.A piston for a discharge lamp according to claim 1 comprises in known manner an inner combustion chamber, wherein the outer contour of the piston and the combustion chamber each have a central region and adjoining edge regions, each central region being toroidal.

Das heißt, dass er durch Verschiebung eines Kreissegments, das einen Segmentradius aufweist und dessen Mittelpunkt auf der Kolbenachse liegt, normal zur dieser Kolbenachse um einen Drehradius und Rotation des Kreissegments um diese Kolbenachse entsteht.That is, by shifting a circular segment having a segment radius centered on the piston axis normal to this piston axis by a rotational radius and rotation of the circle segment about that piston axis.

Ein erfindungsgemäßer Kolben nach Anspruch 1 weist weiters eines oder eine Kombination der nachfolgenden Merkmale auf:

  • die Mittelpunkte der Kreissegmente, die den mittleren Bereich der Außenkontur und des Brennraums bilden, weisen in Richtung der Kolbenachse einen Abstand auf; und/oder
  • die Kolbenachse liegt zwischen dem Kreissegment, welches den mittleren Bereich der Außenkontur und/oder des Brennraums bildet und dessen Mittelpunkt.
An inventive piston according to claim 1 further comprises one or a combination of the following features:
  • the centers of the circle segments, which form the central region of the outer contour and the combustion chamber, have a spacing in the direction of the piston axis; and or
  • the piston axis lies between the circle segment, which forms the central region of the outer contour and / or the combustion chamber and its center.

Ein Kolben für eine Entladungslampe gemäß Anspruch 2 umfasst in an sich bekannter Weise einen inneren Brennraum, wobei die Außenkontur des Kolbens und des Brennraums je einen mittleren Bereich und daran anschließende Randbereiche aufweisen, wobei jeder mittlere Bereich torusförmig ausgebildet ist und wobei jeder Randbereich des Brennraums kegelstumpfförmig von dem mittleren Bereich weg rotationssymmetrisch zur Kolbenachse mit einem bestimmten Kegelwinkel ausgebildet ist.A piston for a discharge lamp according to claim 2 comprises in known manner an inner combustion chamber, wherein the outer contour of the piston and the combustion chamber each have a central region and adjoining edge regions, each central region is torus-shaped and wherein each edge region of the combustion chamber frustoconical away from the central region is formed rotationally symmetrical to the piston axis with a certain cone angle.

Bei einem erfindungsgemäßen Kolben nach Anspruch 2 sind diese Kegelwinkel der beiden Randbereiche des Brennraums ungleich groß.In a piston according to the invention according to claim 2, these cone angles of the two edge regions of the combustion chamber are unequal in size.

Zusätzlich kann ein Kolben nach Anspruch 2 auch eines oder eine Kombination der nachfolgenden Merkmale aufweisen:

  • die Mittelpunkte der Kreissegmente, die den mittleren Bereich der Außenkontur und des Brennraums bilden, weisen in Richtung der Kolbenachse einen Abstand auf; und/oder
  • die Kolbenachse liegt zwischen dem Kreissegment, welches den mittleren Bereich der Außenkontur und/oder des Brennraums bildet und dessen Mittelpunkt.
Additionally, a piston according to claim 2 may also have one or a combination of the following features:
  • the centers of the circle segments, which form the central region of the outer contour and the combustion chamber, have a spacing in the direction of the piston axis; and or
  • the piston axis lies between the circle segment, which forms the central region of the outer contour and / or the combustion chamber and its center.

Durch die oben beschriebenen Veränderungen der geometrischen Form des mittleren Bereichs der Außenkontur und/oder des Brennraums und/oder der Randbereiche des Brennraums gemäß Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 hat sich überraschenderweise eine deutlich höhere Nutzlichtausbeute erfindungsgemäßer Kolben ergeben. Die Nutzlichtausbeute konnte gegenüber herkömmlichen Brennern um bis zu 20% gesteigert werden. Durch geeignete Wahl der oben genannten Parameter Abstand der Mittelpunkte der Kreissegmente in Richtung der Kolbenachse, Differenz der Kegelwinkel und Verschiebung eines oder beider Kreissegmente hin zur Kolbenachse kann der Kolben bei einem gegebenen Reflektor bezüglich des Lichtstroms durch eine bestimmte Blende optimiert werden.By the above-described changes in the geometric shape of the central region of the outer contour and / or the combustion chamber and / or the edge regions of the combustion chamber according to claim 1 and / or claim 2, surprisingly, a significantly higher Nutzlichtausbeute inventive piston resulted. The useful light yield could be increased by up to 20% compared to conventional burners. By a suitable choice of the above parameters distance of the centers of the circle segments in the direction of the piston axis, difference of the cone angle and displacement of one or both circular segments towards the piston axis of the piston can be optimized for a given reflector with respect to the luminous flux through a specific aperture.

Bevorzugt liegt der Kegelwinkel eines der beiden Randbereiche des Brennraums im Bereich zwischen 22° und 60°, besonders bevorzugt zwischen 30° und 45°, der Kegelwinkel des anderen Randbereichs im Bereich zwischen 0° und 30°, bevorzugt zwischen 10° und 20°. Insbesondere sind auch Kegelwinkel von 0° möglich, so dass an Stelle eines sich verjüngenden Kegelstumpfes ein rohrförmiger Randbereich vorhanden ist. Die Länge jedes Randbereichs kann geeignet gewählt sein, beispielsweise so, dass die Gesamtlänge des Brennraums unverändert gegenüber einer herkömmlichen Tonne bleibt. Eingeschlossen ist auch die Möglichkeit, dass ein oder beide Randbereiche eine verschwindende Länge aufweisen, der Brennraum also im wesentlichen nur aus dem mittleren torusförmigen Bereich besteht.Preferably, the cone angle of one of the two edge regions of the combustion chamber in the range between 22 ° and 60 °, particularly preferably between 30 ° and 45 °, the cone angle of the other edge region in the range between 0 ° and 30 °, preferably between 10 ° and 20 °. In particular, cone angles of 0 ° are possible, so that instead of a tapered truncated cone, a tubular edge region is present. The length of each edge region may be suitably chosen, for example so that the total length of the combustion chamber remains unchanged compared with a conventional one. Also included is the possibility that one or both edge regions have a vanishing length, ie that the combustion chamber consists essentially only of the central toroidal region.

Sofern die Entladungslampe mit einem erfindungsgemäßen Kolben einen Reflektor aufweist, ist der Mittelpunkt des Kreissegments, das den mittleren Bereich der Außenkontur oder des Brennraums bildet, vorteilhafterweise in Richtung der Kolbenachse verschoben, während der andere Mittelpunkt in der Ebene des ersten Brennpunkts des Reflektors angeordnet ist. Gleichermaßen ist es bevorzugt, dass der reflektorseitige Randbereich des Brennraums den größeren, der andere Randbereich den kleineren Kegelwinkel aufweist.If the discharge lamp with a piston according to the invention has a reflector, the center of the circle segment, which forms the central region of the outer contour or the combustion chamber, advantageously displaced in the direction of the piston axis, while the other center in the plane of the first focus of the reflector is arranged. Similarly, it is preferred that the reflector-side edge region of the combustion chamber has the larger, the other edge region the smaller cone angle.

Vorteilhaft ist das Kreissegment, welches den mittleren Bereich der Außenkontur und/oder des Brennraums bildet, zur Kolbenachse hin derart verschoben, dass der Brennraum und/oder die Wandstärke des Kolbens im mittleren Bereich gleich derjenigen von Kolben nach dem Stand der Technik ist. Damit können zum Teil vorhandene Fertigungswerkzeuge und - verfahren beibehalten und empirisch ermittelte Optima für diese Werte benutzt werden.The circular segment, which forms the central region of the outer contour and / or of the combustion chamber, is advantageously displaced toward the piston axis in such a way that the combustion chamber and / or the wall thickness of the piston in the middle region is equal to that of pistons according to the prior art. In this way it is possible to retain existing production tools and processes and to use empirically determined optima for these values.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

  • Figur 1 eine schematische Darstellung einer Entladungslampe nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
  • Figur 2 den Kolben nach Figur 1 mit Kenngrößen des mittleren Bereichs;
  • Figur 3 den Kolben nach Figur 1 mit Kenngrößen des Randbereichs; und
  • Figur 4 einen Kolben nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung.
The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments. Show it:
  • Figure 1 is a schematic representation of a discharge lamp according to a first embodiment of the present invention;
  • Figure 2 shows the piston of Figure 1 with characteristics of the central region;
  • 3 shows the piston of Figure 1 with characteristics of the edge region; and
  • Figure 4 shows a piston according to a second embodiment of the present invention.

Bevorzugte Ausführungen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

In Figur 1 ist schematisch eine Entladungslampe 1 mit einem erfindungsgemäßen Kolben 2 dargestellt. Um diesen herum ist ein elliptischer Reflektor 5 angeordnet, der das vom Brenner erzeugte Licht in der sekundären Brennebene konzentriert..FIG. 1 schematically shows a discharge lamp 1 with a piston 2 according to the invention. An elliptical reflector 5 is arranged around this, concentrating the light generated by the burner in the secondary focal plane.

Der Kolben 2 weist eine Außenkontur mit einem mittleren Bereich 2a auf, der torusförmig ausgebildet ist. Hierzu zeigt Figur 2 die entsprechenden Kenngrößen. Der Mittelpunkt des durch einen Schnitt der Außenkontur mit einer beliebigen, die Kolbenachse enthaltenden Ebene gebildeten Kreissegments (Radius rB) besitzt einen Abstand RB zur Kolbenachse, der positiv oder negativ sein kann.The piston 2 has an outer contour with a central region 2a, which is toroidal. For this purpose, Figure 2 shows the corresponding Parameters. The center of the circle segment formed by a section of the outer contour with any plane containing the piston axis (radius r B ) has a distance R B to the piston axis, which can be positive or negative.

Die Außenkontur kann dadurch entstanden gedacht werden, dass ein Segment eines Kreises, der einen Radius rB aufweist und dessen Mittelpunkt auf der Kolbenachse liegt, normal zu dieser Kolbenachse um einen Drehradius RB verschoben wird. Wird dabei das Kreissegment, wie in Figur 2, von der Kolbenachse weg in Richtung des Kreissegments verschoben, ist der Drehradius positiv (RB>0), bei Verschiebung über die Kolbenachse in entgegengesetzte Richtung negativ (RB<0). Anschließend rotiert das Kreissegment um die Kolbenachse und überstreicht dabei den mittleren Bereich 2a der Außenkontur.The outer contour can be thought to have been created by moving a segment of a circle having a radius r B whose center lies on the piston axis normal to this piston axis by a radius of rotation R B. If the circular segment, as in FIG. 2, is displaced away from the piston axis in the direction of the circular segment, the radius of rotation is positive (R B > 0), negative in the opposite direction when displaced via the piston axis (R B <0). Subsequently, the circular segment rotates about the piston axis and thereby passes over the central region 2a of the outer contour.

An diesen mittleren Bereich schließt sich beidseitig ein Randbereich 2b an, der sich seinerseits an einen Schaftbereich 2c anschließt und gegenüber diesem eingeschnürt ist. Die geometrische Form von Rand- und Schaftbereich des Kolbens ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich und kann derjenigen Kolben nach dem Stand der Technik entsprechen.An edge region 2b adjoins this middle region on both sides, which in turn adjoins a shank region 2c and is constricted relative thereto. The geometric shape of the skirt and shank region of the piston is not essential to the present invention and may correspond to those of the prior art pistons.

Der Kolben weist einen mit Gas oder Metalldampf gefüllten Brennraum 3 auf, in dem Elektroden 4 angeordnet sind. Der Anschluss der Elektroden ist der besseren Übersichtlichkeit halber in den schematischen Figuren nicht dargestellt.The piston has a combustion chamber 3 filled with gas or metal vapor, in which electrodes 4 are arranged. The connection of the electrodes is not shown for the sake of clarity in the schematic figures.

Auch der Brennraum weist einen torischen mittleren Bereich 3a auf, dessen Kenngrößen Figur 2 zeigt. Wie in Figur 2 dargestellt, ist der Mittelpunkt des entsprechenden Kreissegments über die Kolbenachse hinaus verschoben.The combustion chamber also has a toric central region 3 a, the characteristic quantities of which are shown in FIG. 2. As shown in Figure 2, the center of the corresponding circle segment is displaced beyond the piston axis.

Der Brennraum kann dadurch entstanden gedacht werden, dass der Mittelpunkt eines Kreissegments mit Radius rT von der Kolbenachse weg normal zu dieser Kolbenachse um einen Drehradius RT verschoben wird. In Figur 2 liegt die Kolbenachse zwischen dem Kreissegment und dessen Mittelpunkt, i.e. der Drehradius ist negativ (RT<0). Gleichbedeutend hierzu ist der Drehradius negativ genau dann, wenn der maximale Abstand von der Kolbenachse zur überstrichenen Oberfläche kleiner dem Segmentradius ist. Anschließend rotiert das Kreissegment um die Kolbenachse und überstreicht dabei den mittleren Bereich 3a des Brennraums.The combustion chamber can be thought to have been created by moving the center point of a circle segment with radius r T away from the piston axis normal to this piston axis by a turning radius R T. In Figure 2, the piston axis is between the circle segment and its center, ie the radius of rotation is negative (R T <0). Equivalent to this is the turning radius negative if and only if the maximum distance from the Piston axis to the swept surface is smaller than the segment radius. Subsequently, the circle segment rotates about the piston axis and thereby passes over the central region 3a of the combustion chamber.

An diesen mittleren Bereich schließt sich beidseitig ein kegelstumpfförmiger Randbereich 3b an, der sich von dem mittleren Bereich 3a nach außen rotationssymmetrisch zur Kolbenachse mit einem bestimmten Kegelwinkel α1 bzw. α 2 verjüngt (Figur 3). Am Ende ist der Brennraum zugeschmolzen.A truncated conical edge region 3b adjoins this middle region on both sides, which tapers from the central region 3a outwardly rotationally symmetrical to the piston axis with a specific cone angle α 1 or α 2 (FIG. 3). At the end of the combustion chamber is sealed.

Die Kegelwinkel α1 bzw. α2 der beiden Randbereiche des Brennraums sind dabei ungleich groß. Der dem Reflektor 5 zugewandte Bereich ist deutlich steiler als nach dem Stand der Technik üblich, der abgewandte Bereich deutlich flacher.The cone angles α 1 and α 2 of the two edge regions of the combustion chamber are unequal in size. The area facing the reflector 5 is significantly steeper than usual in the prior art, the opposite area significantly flatter.

Figur 4 zeigt exemplarisch einen Kolben nach einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist der mittlere Bereich 3a des Brennraums, angedeutet durch den strichlierten Kreis, dessen Segment den torusförmigen Bereich überstreicht, gegenüber dem mittleren Bereich 2a der Außenkontur um einen Abstand z in Richtung der Kolbenachse verschoben. Vorteilhafterweise ist der mittlere Bereich des Brennraums in Richtung des Reflektors 5 verschoben. Dabei bleibt der Mittelpunkt des Mittelkreises der Außenkontur bevorzugt im ersten Brennpunkt des Reflektors 5.FIG. 4 shows by way of example a piston according to a second embodiment of the present invention. In this case, the central region 3a of the combustion chamber, indicated by the dashed circle, whose segment sweeps over the toroidal region, is displaced from the central region 2a of the outer contour by a distance z in the direction of the piston axis. Advantageously, the central region of the combustion chamber is displaced in the direction of the reflector 5. In this case, the center of the center circle of the outer contour preferably remains in the first focal point of the reflector 5.

Mit anderen Worten weisen die Mittelpunkte der Segmente der (in Figur 4 strichliert angedeuteten) Kreise, die die torusförmigen mittleren Bereiche der Außenkontur und des Brennraums bilden, in Richtung der Kolbenachse einen Abstand z auf.In other words, the centers of the segments (indicated by dashed lines in FIG. 4) which form the toroidal central regions of the outer contour and of the combustion chamber have a distance z in the direction of the piston axis.

Tabelle 1 zeigt exemplarisch Segment- (r) und Drehradien (R) von Außenkontur (rB, RB) und Brennraum (rT, RT), die Kegelwinkel α1 bzw. α2, den Abstand z der Mittelpunkte der Kreissegmente in Richtung der Kolbenachse sowie die gegenüber exemplarisch in der ersten Zeile spezifizierten Standardkolben nach dem Stand der Technik ("SdT") erreichte Erhöhung Δ des Nutzlichtstromes durch eine Blende von 5,0x3,8 mm2 in der sekundären Brennebene eines elliptischen Reflektors der numerischen Exzentrizität e=0,774. Wie erläutert bezeichnen negative Radien eine Verschiebung des Kreissegments über die Kolbenachse hinaus. Tabelle 1 Kolben RT [mm] rT [mm] α 1 [°] α2 [°] RB [mm] rB [mm] z [mm] Δ [%] SdT 0 2,1 17 17 0,3 4,8 -0,6 1 -1,6 3,7 33 11 -0,9 6,2 -0,4 10 2 -0,2 2,2 15 4 -1,3 6,6 0 10 3 0 2,0 35 13 0,3 4,8 0 10 4 0 2,6 36 14 0,3 4,8 0,2 9 5 -1,6 3,6 27 4 -0,8 6,6 0 8 6 -1,8 4,4 57 22 -1,45 7,38 -0,8 16 7 -1,21 4,0 43 15 -1,83 7,69 0,1 15 8 -0,92 4,0 38 27 -1,16 7,25 -0,6 15 9 -1,39 4,0 33 21 -1,51 7,54 -0,5 15 10 -2,26 4,9 49 14 -1,68 7,99 -0,2 14 Table 1 shows exemplary segment (r) and rotational radii (R) of outer contour (r B, R B ) and combustion chamber (r T , R T ), the cone angle α 1 or α 2 , the distance z of the centers of the circle segments in Direction of the piston axis and compared to the example in the first line specified standard piston according to the prior art ("SdT") reached increase Δ of Nutzlichtstromes by a diaphragm of 5.0x3.8 mm 2 in the secondary focal plane of an elliptical reflector of the numerical Eccentricity e = 0,774. As explained, negative radii refer to a displacement of the circle segment beyond the piston axis. Table 1 piston R T [mm] r T [mm] α 1 [°] α 2 [°] R B [mm] r B [mm] z [mm] Δ [%] SdT 0 2.1 17 17 0.3 4.8 -0.6 1 -1.6 3.7 33 11 -0.9 6.2 -0.4 10 2 -0.2 2.2 15 4 -1.3 6.6 0 10 3 0 2.0 35 13 0.3 4.8 0 10 4 0 2.6 36 14 0.3 4.8 0.2 9 5 -1.6 3.6 27 4 -0.8 6.6 0 8th 6 -1.8 4.4 57 22 -1.45 7.38 -0.8 16 7 -1.21 4.0 43 15 -1.83 7.69 0.1 15 8th -0.92 4.0 38 27 -1.16 7.25 -0.6 15 9 -1.39 4.0 33 21 -1.51 7.54 -0.5 15 10 -2.26 4.9 49 14 -1.68 7.99 -0.2 14

Durch geeignete Wahl der verschiedenen Parameter, insbesondere aber durch Aufgabe der Symmetrie bezüglich der Normalebene zur Kolbenachse des Brenners, ist es also erfindungsgemäß möglich, den Kolben besser an die optische Charakteristik eines Reflektor anzupassen. Gleichwohl bleibt die für die Herstellung und die optische Charakteristik wichtige Rotationssymmetrie bezüglich der Kolbenachse erhalten. Ebenso können viele für den Lampenbetrieb wichtige und bewährte Parameter, beispielsweise die Wandstärke des Kolbens, das Volumen des Brennraums, unverändert gegenüber dem Stand der Technik bleiben.By suitable choice of the various parameters, but in particular by abandoning the symmetry with respect to the normal plane to the piston axis of the burner, it is thus possible according to the invention to better adapt the piston to the optical characteristics of a reflector. Nevertheless, the important for the production and the optical characteristic rotational symmetry with respect to the piston axis is maintained. Likewise, many parameters which are important and proven for lamp operation, for example the wall thickness of the piston, the volume of the combustion chamber, can remain unchanged compared to the prior art.

Bezugszeichenreference numeral

11
Entladungslampedischarge lamp
22
Kolbenpiston
2a2a
mittlerer Bereich des Kolbensmiddle area of the piston
2b2 B
Randbereich des KolbensEdge area of the piston
2c2c
Schaftbereichshaft area
33
Brennraum ("Tonne")Combustion chamber ("ton")
3a3a
mittlerer Bereich des Brennraumsmiddle area of the combustion chamber
3b3b
Randbereich des BrennraumsEdge area of the combustion chamber
44
Elektrodenelectrodes
55
Reflektorreflector
RT R T
Drehradius des Brennraums ("Tonne")Turning radius of the combustion chamber ("ton")
rT r T
Segmentradius des BrennraumsSegment radius of the combustion chamber
RB R B
Drehradius des Kolbens ("Brenners")Turning radius of the piston ("burner")
rB r B
Segmentradius des KolbensSegment radius of the piston

Claims (10)

Kolben (2) für eine Entladungslampe, der einen inneren Brennraum (3) umfasst,
wobei die Außenkontur des Kolbens und des Brennraums je einen mittleren Bereich (2a, 3a) und daran anschließende Randbereiche (2b, 3b) aufweisen,
wobei jeder mittlere Bereich torusförmig so ausgebildet ist, dass die Schnittfigur des mittleren Bereichs mit einer beliebigen, die Kolbenachse enthaltenden Ebene ein Kreissegment umfasst, das einen Segmentradius (r) aufweist und dessen Mittelpunkt von dieser Kolbenachse um einen Drehradius (R) beabstandet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mittelpunkte der Kreissegmente, die den mittleren Bereich der Außenkontur und des Brennraums bilden, in Richtung der Kolbenachse einen Abstand (z) aufweisen; und/oder
die Kolbenachse zwischen dem Mittelpunkt des Kreissegments, welches den mittleren Bereich der Außenkontur und/oder des Brennraums bildet, und diesem Kreissegment liegt (R<0).Piston (2) for a discharge lamp comprising an inner combustion chamber (3),
wherein the outer contour of the piston and the combustion chamber each have a central region (2a, 3a) and adjoining edge regions (2b, 3b),
each central region being toroidally shaped so that the sectional figure of the central region with any plane containing the piston axis comprises a circular segment having a segment radius (r) and whose center is spaced from said piston axis by a turning radius (R);
characterized in that
the centers of the circle segments, which form the central region of the outer contour and of the combustion chamber, have a spacing (z) in the direction of the piston axis; and or
the piston axis between the center of the circle segment, which forms the central region of the outer contour and / or the combustion chamber, and this circle segment is (R <0). Kolben (2) für eine Entladungslampe, der einen inneren Brennraum (3) umfasst,
wobei die Außenkontur des Kolbens und des Brennraums je einen mittleren Bereich (2a, 3a) und daran anschließende Randbereiche (2b, 3b) aufweisen,
wobei jeder mittlere Bereich torusförmig so ausgebildet ist, dass die Schnittfigur des mittleren Bereichs mit einer beliebigen, die Kolbenachse enthaltenden Ebene ein Kreissegment umfasst, das einen Segmentradius (r) aufweist und dessen Mittelpunkt von dieser Kolbenachse um einen Drehradius (R) beabstandet ist, und wobei jeder Randbereich des Brennraums kegelstumpfförmig von dem mittleren Bereich (3a) weg rotationssymmetrisch zur Kolbenachse mit einem bestimmten Kegelwinkel (α) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kegelwinkel (α 1, α 2) der beiden Randbereiche des Brennraums ungleich sind.Piston (2) for a discharge lamp comprising an inner combustion chamber (3),
wherein the outer contour of the piston and the combustion chamber each have a central region (2a, 3a) and adjoining edge regions (2b, 3b),
wherein each central region is toroidally shaped such that the sectional figure of the central region with any plane containing the piston axis comprises a circular segment having a segment radius (r) and whose center is spaced from said piston axis by a turning radius (R), and wherein each edge region of the combustion chamber is formed frustoconically away from the central region (3a) rotationally symmetrical to the piston axis with a specific cone angle (α),
characterized in that
the cone angles ( α 1 , α 2 ) of the two edge regions of the combustion chamber are unequal. Kolben (2) für eine Entladungslampe, nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, dass
die Mittelpunkte der Kreissegmente, die den mittleren Bereich der Außenkontur und des Brennraums bilden, in Richtung der Kolbenachse einen Abstand (z) aufweisen; und/oder
die Kolbenachse zwischen dem Mittelpunkt des Kreissegments, welches den mittleren Bereich der Außenkontur und/oder des Brennraums bildet, und diesem Kreissegment liegt (R<0).Piston (2) for a discharge lamp, according to claim 2, characterized
marked that
the centers of the circle segments, which form the central region of the outer contour and of the combustion chamber, have a spacing (z) in the direction of the piston axis; and or
the piston axis between the center of the circle segment, which forms the central region of the outer contour and / or the combustion chamber, and this circle segment is (R <0). Kolben für eine Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der Kreissegmente, die den mittleren Bereich der Außenkontur und des Brennraums bilden, in Richtung der Kolbenachse einen Abstand (z) im Bereich von 0 bis 1 mm aufweisen.Piston for a discharge lamp according to claim 1 or 3, characterized in that the centers of the circle segments, which form the central region of the outer contour and the combustion chamber, in the direction of the piston axis a distance (z) in the range of 0 to 1 mm. Kolben für eine Entladungslampe einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel (α 1) eines ersten der beiden Randbereiche (3a) des Brennraums im Bereich zwischen 22° und 60°, bevorzugt zwischen 30° und 45° liegt.Piston for a discharge lamp according to one of claims 2 or 3, characterized in that the cone angle ( α 1 ) of a first of the two edge regions (3a) of the combustion chamber in the range between 22 ° and 60 °, preferably between 30 ° and 45 °. Kolben für eine Entladungslampe einem der Ansprüche 2, 3, oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel (α 2) eines zweiten der beiden Randbereiche (3a) des Brennraums im Bereich zwischen 0° und 30°, bevorzugt zwischen 10° und 20° liegt.Piston for a discharge lamp according to one of claims 2, 3, or 5, characterized in that the cone angle ( α 2 ) of a second of the two edge regions (3a) of the combustion chamber in the range between 0 ° and 30 °, preferably between 10 ° and 20 ° lies. Kolben für eine Entladungslampe einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste der Randbereiche einem Reflektor (5) zugewandt ist.Piston for a discharge lamp according to one of claims 5 or 6, characterized in that the first of the edge regions facing a reflector (5). Kolben für eine Entladungslampe einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreissegment des mittleren Bereichs des Brennraums einen Radius von 2,2 bis 4 mm aufweist.Piston for a discharge lamp one of the preceding claims, characterized in that the circular segment of the central region of the combustion chamber has a radius of 2.2 to 4 mm. Kolben für eine Entladungslampe einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreissegment der Außenkontur einen Radius von 6 bis 8 mm aufweist.Piston for a discharge lamp one of the preceding claims, characterized in that the circular segment of the outer contour has a radius of 6 to 8 mm. Kolben für eine Entladungslampe einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreissegment, welches den mittleren Bereich der Außenkontur und/oder des Brennraums bildet, zur Kolbenachse hin derart verschoben ist, dass die Wandstärke des Kolbens im mittleren Bereich 1,5 bis 3 mm beträgt.Piston for a discharge lamp according to one of the preceding claims, characterized in that the circular segment, which forms the central region of the outer contour and / or the combustion chamber, is displaced towards the piston axis such that the wall thickness of the piston in the central region 1.5 to 3 mm is.
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