EP2394291A1 - High-pressure discharge lamp - Google Patents

High-pressure discharge lamp

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Publication number
EP2394291A1
EP2394291A1 EP10721803A EP10721803A EP2394291A1 EP 2394291 A1 EP2394291 A1 EP 2394291A1 EP 10721803 A EP10721803 A EP 10721803A EP 10721803 A EP10721803 A EP 10721803A EP 2394291 A1 EP2394291 A1 EP 2394291A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
discharge lamp
fin
pressure discharge
discharge vessel
lamp according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10721803A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Klaus Stockwald
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
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2394291A1 publication Critical patent/EP2394291A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/52Cooling arrangements; Heating arrangements; Means for circulating gas or vapour within the discharge space
    • H01J61/523Heating or cooling particular parts of the lamp
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02Details
    • H01J61/30Vessels; Containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/82Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • Such lamps are in particular high-pressure discharge lamps with a ceramic discharge vessel for general lighting.
  • US Pat. No. 4,970,431 discloses a sodium high-pressure discharge lamp in which the bulb of the discharge vessel is made of ceramic. At the cylindrical ends of the discharge vessel fin-like extensions are attached, which are used for heat dissipation.
  • WO2007 / 082885 discloses ceramic discharge vessels which have fin-like projections at the end of the ceramic discharge vessel. However, these do not have a specific shape.
  • the object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp whose discharge vessel is effectively cooled.
  • the high pressure discharge lamp is equipped with a ceramic elongate discharge vessel.
  • the discharge vessel defines a lamp axis and has a central portion and two end portions, each sealed by seals, with electrodes anchored in the seals extending into the discharge volume enveloped by the discharge vessel, and also a filling, preferably containing metal halides, in the Discharge volume is housed.
  • a filling preferably containing metal halides
  • the seals are tubular capillaries or plug-shaped seals.
  • the use of ceramic gradient cermets, longitudinally or axially as known per se, is also possible for this purpose.
  • the outer surface for radiation cooling can be dimensioned to set a cold spot temperature.
  • axis-parallel fin structures for example fin-like, integral projections on the burner vessel
  • the longitudinal fin structure acts as a thermal bridge to the burner end.
  • fins or fins are their targeted adaptability.
  • the wall thicknesses of the fin structures can be specifically adapted, in particular reduced, and the number of fins can be increased in order to achieve a sufficient cooling effect with simultaneously limited heat flow in all cases.
  • Cooling effect is distributed over a comparatively large end area. It should preferably a
  • Wall thickness of about 25-50% of the average occurring at the burner wall thickness, in particular of the central part, are not exceeded, in order to produce larger quantities of production technology with little waste.
  • the cooling effect is decisively improved in that the fins are designed with an undercut such that the burner end facing the end of the fin structure does not make contact with the closure wall, so the capillary or the stopper has. This avoids that over the axial length LH of the undercut a heat flow passes to the seal or the burner end. Thus, a loss-determining heat transfer through the fin in this area is avoided. This results in a relatively effective cooling in the region of the attachment point of the extended cooling surfaces of these fins or fins.
  • the axial length of the attachment point is denoted by LA.
  • Wall thickness of the cooling structure need not be significantly reduced because the cooling element does not automatically act as a thermal bridge, but only in the area of the attachment point.
  • a shorter burner zone can be cooled more effectively via the fin attachment, thus setting a lesser efficiency-reducing heat flow into the seal ends.
  • an ignition aid contact can be made on the end closure surface (for example ignition auxiliary contact), which has a small distance from the internal power supply. This distance is essentially given by the wall thickness of the seal. It is preferably in the range 0.6 to 1, 1 mm.
  • the outer surface for radiation cooling can be dimensioned to set a cold spot temperature.
  • axis-parallel fin structures eg fin-like, integral approaches to the burner vessel
  • the longitudinal fin structure acts as
  • the burner end is preferably designed so that it tapers for sealing, so that here Finns can be well recognized.
  • the application of the invention relates in particular to highly efficient ceramic lamps with very high luminous efficiencies and high radiation conversion efficiency.
  • Metallhalogenid sleepllungen to achieve particularly high Luminous efficiencies, ie high radiation conversion efficiency (efficiency of the generation of visible radiation in the visual spectral range in relation to the input electrical power) and visual efficiency (adjustment of the spectral radiation distribution to the eye sensitivity, ie lumen output in relation to the radiation power generated in the visual spectral range) a certain temperature range of End surfaces to adjust the resulting metal halide vapor pressure is necessary and should not be exceeded.
  • Luminous efficiencies of up to 160 lm / W can be achieved with very good color rendering of> 80.
  • the burner vessels used are burners with a high aspect ratio of inner length and inner diameter (expressed by an aspect ratio of in particular 3 to 8), which then also leads to an increased plasma arc length between the electrode tips and leads to corresponding ignition difficulties.
  • the surface usable for end cooling via NIR radiation is located substantially in the region of Burner, which encloses the electrode back space, and in the subsequent part of the closure end construction.
  • any surface enlargement can be done by increasing the mass of the closure zone, but at the same time means an increase in the cross-sectional area for leading into the closure ends heat flow.
  • Achsparallel running fin structures have been found to be the best possible and easiest to produce surface structure for local NIR surface cooling.
  • the seals are end constructions, which are formed as thin tubular closure zones.
  • To ZündfeldfeldScherniedr Trent and initiation of the ignition can by capacitively coupled auxiliary discharges in the
  • End structures are initiated the ignition. For this purpose, contacting in the immediate vicinity of at least one electrode or power supply to the electrode tip is the most favorable.
  • contacting in the immediate vicinity of at least one electrode or power supply to the electrode tip is the most favorable.
  • the undercut of the fin structure is particularly favorable, since at this point inside the capillary the smallest inner gap width occurs in the gas space.
  • interconnects running between the fins and bridging the burner length may be used as ignition aids.
  • the fin undercut is particularly effective when the undercut length LH is at least the size of the minimum fin wall thickness WS, preferably a multiple thereof, in particular 3 to 10 times the wall thickness WS.
  • the seal is a capillary (tubular cylindrical) with implementation, the electrode shaft is partially recessed in the capillary and with a certain minimum distance between the shaft and capillary is maintained. It should be at least 10 ⁇ m and should not exceed 50 ⁇ m.
  • At least three fins are attached to the end of the discharge vessel, which have an undercut (preferably parallel to the capillary);
  • the Midnestabstand from the opening of the capillary to the discharge volume is 1 mm in the direction of implementation; Preferably, this rear root is in the rearmost third of the shaft, but still spaced from the end of the shaft; the rear part of the shaft can be reinforced with a helix, etc.
  • the undercut is used for a starting aid. It is true that an ignition aid (realized as a wire or line) in the area between the rear root and the end of the shaft acts so that sufficient to ignite increased electric field strength is generated.
  • an ignition aid realized as a wire or line
  • connection between the fin and the discharge vessel itself may lie to a small extent on the capillary, this is only in the sense that the thermal bridge is not significantly displaced thereby onto the capillary.
  • the lying on the capillary portion should preferably at most up to 40%, preferably not more than 25%, the axial length LA make up,. Best results are achieved if this part does not exceed 15%.
  • the invention relates to lamps with an increased aspect ratio of up to 8 or even lamps which have been shortened Have structures for the seals.
  • the end region preferably has a tapering inner contour in the electrode rear space. That is, the central portion has a maximum or constant inner diameter ID and the end portions have a smaller inner diameter to which they taper.
  • the fin-like structure is preferably formed around the electrode construction or at the end region.
  • the discharge vessel typically consists of aluminum-containing ceramics such as PCA or also YAG, AlN, or A1YO3.
  • a freestanding cooling structure substantially spaced from the seal is used, which in particular is itself formed of ceramic and, in particular, is an integral part of the end region.
  • the invention is particularly suitable for highly loaded metal halide lamps in which the ratio between the inner length IL and the maximum inner diameter ID of the discharge vessel, the so-called aspect ratio IL / ID, is between 1.5 and 8.
  • the temperature gradient of highly loaded burners which typically reach a wall load of at least 30 W / cm 2 in the region of the axial length between the electrodes, can be influenced and adjusted by the choice of the starting point for the cooling structure.
  • the constancy of the color temperature and the yield of the resulting metal halide lamp can be significantly improved.
  • metal halide lamps which contain at least one of the halides of Ce, Pr or Nd, in particular together with halides of Na and / or Li. Otherwise, color temperature fluctuations due to distillation effects occur here.
  • the material of the piston PCA or any other conventional ceramic can be used.
  • the choice of filling is in principle subject to no particular restriction.
  • discharge vessels for high-pressure lamps with approximately uniform wall thickness distribution and slim-running end shapes have hitherto exhibited partially high color spread due to the strong distribution of the metal halide filling in the interior of the discharge vessel.
  • the filling condenses in the area behind a line, which is determined by projection of the electrode tip on the inner burner surface.
  • the filling position on a zone of the surface in the interior of the discharge vessel, which corresponds to a narrow temperature range, and in the residual volumes of the capillaries is not yet sufficiently accurately adjustable.
  • Previous discharge vessels often have a shape with increased wall thickness at the end faces, e.g. in cylindrical burner shapes, thereby creating an enlarged end surface.
  • Another problem is the increased by the wall thickness-dependent specific emission coefficient of the ceramic radiation of IR radiation during operation of the discharge vessel in the evacuated or gas-filled outer envelope.
  • Spherical discharge vessels or those with hemispherical end shapes or conically tapering end shapes or elliptically shaped end shapes and cylindrical center part with a relatively high aspect ratio of IL / ID of about 1.5 to 8, result in particularly serious problems. Due to the tapered transition into the capillary, partially insufficient cooling effects at the end of the discharge vessel and thus an insufficient determination of the temperature, which is not sufficient for a precise filling deposit in a narrow temperature range of the inner wall.
  • the cooling structure is wholly or partly covered with a coating.
  • a coating provided. It consists of a material having in the near infrared (NIR), in particular in the wavelength range between 1 and 3 microns, compared to the ceramic material of the cooling structure an increased hemispherical emissivity ⁇ in the temperature range 650-1000 0 C.
  • the coating should preferably be applied in the region of the transition between the end of the discharge vessel and the seal.
  • High-temperature-resistant coatings with hemispherical emission coefficients ⁇ are suitable as coating materials.
  • graphite mixtures of A12O3 with graphite, mixtures of A12O3 with carbides of the metals Ti, Ta, Hf, Zr, as well as of semi-metals such as Si.
  • mixtures which additionally contain other metals for adjusting any desired electrical conductivity are also suitable.
  • both measures can be suitably combined with each other, so that a part of the surface radiation increase takes place via an enlargement of the surface by the fin-like structure and at the same time a part by the coating of parts of this fin-like structure or of the adjacent colder sealing regions.
  • the total mass of the discharge vessel increases only insignificantly by this type of fin-like structure and thus remains below a critical value that would adversely affect the start-up behavior of the lamp during ignition. There is thus a sophisticated compromise between good ignition and effective cooling.
  • This measure allows a very high color stability under the conscious acceptance of a bad isotherm. This is done in departure from the previous objective of the best possible isotherm and allows to precisely determine the zone of condensation of the filling by deliberately designing a temperature gradient.
  • the cooling effect can be controlled in particular by the maximum radial height of the fin-like structure, as ever according to approach level the derivative is carried out from another temperature level.
  • a particular advantage of such a fin-like structure is that not only does it effectively cool, but it is also easy to manufacture using modern manufacturing techniques such as injection molding, slip casting or rapid prototyping.
  • FIG. 2 shows a detail of the discharge vessel from FIG. 1 in perspective (FIG. 2 a) and in a longitudinal section (FIG. 2 b);
  • FIG. 3 shows a section through the end region of FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of an end region of a discharge vessel with ignition strip
  • FIG. 5 shows a further embodiment of an end region of a discharge vessel with ignition wire
  • FIG. 6 shows a section through the end region of FIG. 5.
  • a metal halide lamp 1 shows a metal halide lamp 1. It consists of a tubular discharge vessel 2 made of ceramic, in two electrodes are inserted (not visible).
  • the discharge vessel has a central part 5 and two ends 4. At the ends sit two seals 6, which are designed as capillaries.
  • the discharge vessel and the seals are integrally made of a material such as PCA.
  • the discharge vessel 2 is surrounded by an outer bulb 7, which terminates a base 8.
  • the discharge vessel 2 is in the outer bulb by means of a frame which includes a short and long power supply 11 a and II b, supported. At the burner end sits in each case a fin-like structure 10, which rotates about the seal 6.
  • Figure 2a shows a fin-like structure 10 in perspective view in conjunction with a capillary 6.
  • a capillary instead of a capillary, a short stopper can be used.
  • Figure 2b and 2c shows a longitudinal section of a discharge vessel, each rotated by 90 °.
  • the fin-like structure 10 of four fins 11 is integrally formed on the outside in the tapered end portion 5 of the discharge vessel 2 and extends in the entire axial extent LF far in the direction of the capillary 6.
  • the fin or fin 11 has a projection or bridge portion 12 with the axial Length LA connecting it to the end of the discharge vessel. This approach essentially extends beyond the tapering end 5.
  • the front, near-discharge root point WF of the fin does not necessarily attach to the outer wall of the middle part of the discharge vessel, but it can also deeper, only behind the center part, in the region of the tapered End 5, set.
  • the rear discharge-distant root point WH sits here at the end of the tapered area, where, for example, the capillary begins.
  • This posterior root point WH may lie on the beginning of the capillary, in particular on the front tenth of the length of the capillary. It is important that the rear root point WH axially at least 1 mm distance from the end of the inner volume, here represented by the end face 13, has. This distance is denoted by DD in FIG. 2b.
  • the front root point WF of the fin-like structure 10 sets at the tapered end portion and extends axially outwardly, with the bridge portion terminating at about the level of the capillary.
  • the bridge area may still extend slightly over the capillary.
  • the fin 11 is provided with an undercut 15.
  • the root WH of the undercut sits where the bridge area ends.
  • the edge 16 of the undercut is parallel to the capillary 6, so that its distance from the capillary is constant, which facilitates the production.
  • the distance increases somewhat outwardly, preferably an angle of 1 to 10 ° is preferred here against the axis, which facilitates demolding, without the desired cooling effect suffers, on the largest possible total area per mm Finn length is based.
  • the axial length LH of the undercut is selected as far as possible so that it corresponds to at least 20% of the axial length LA of the projection or bridge region; preferably much more, it is preferably in a range of 35 to 150% of this length, in particular 50 to 110%.
  • the greatest possible abstraction lende surface, namely the two side surfaces of a plate-like fin or fin 11, achieved, which is decoupled from the lug length LA of the fin and also the place of action of this approach.
  • the longer the LA the more effective the cooling compared to the cooling that a conventional fin achieves without undercutting.
  • FIG. 2d shows a section which illustrates the possibility of a differently selected radial length LR of the fin.
  • a fin 10 is picked out, in the dashed line three different conceivable heights LRl, LR2 and LR3 are located.
  • a particularly effective cooling is based, according to FIG. 3, on the fact that the leadthrough 13 is completely sunk in the capillary 6 on the discharge side, the electrode shaft 14 extending into a depth ET into the capillary. In this case, a minimum distance of 20 microns between the capillary and the electrode shaft is maintained, so that the filling can extend into this gap.
  • the rear root WH which is at the same time the root of the neck of the undercut, should still lie in the area of the electrode shaft 14. Preferably, it lies in the last third of the length of the shaft, facing away from the discharge. But it should not be in the area of implementation 13.
  • this root should still be arranged somewhat spaced from the rear end of the shaft, as a rule, a distance of 5 to 35% of the length of ET is well suited.
  • the shaft still has a coil 17 in the rear area, which minimizes the gap.
  • the electrode shaft has just in height the Zünd Anlagen a thickened part 17, so that here the gap to the capillary has an optimal width. In this way, ignition aid and cooling structure work together optimally.
  • the root WH may well also lie in the tapering end region of the discharge vessel. Essential is their positioning relative to the rear end of the electrode shaft.
  • FIG. 4 shows a fin-like structure 10, which is advantageously combined with an ignition aid 18 on the outside of the discharge vessel.
  • the ignition aid 18 is a ceramic primer on the outside of the discharge vessel, which runs parallel to the axis of the discharge vessel.
  • this is a sintered firing strip from a W-A12O3 cermet. Basically, such ignition strips are already known, see DE-A 199 01 987 and DE-A 199 11 727.
  • the Zündstrich 18 extends from a fin-like structure 10 at a first end of the discharge vessel to the fin-like structure 10 at the second end.
  • the primer 18 begins and ends just near the root WH of a fin, and it travels along the foot of the fin 11 along the bridge portion 12 so that the primer in this region is effectively protected by the fin 11 against damage during assembly.
  • the fin-type structure 10 with an auxiliary ignition wire 20, see FIG. 5 and also FIG. 3.
  • the ignition wire 20 is quasi formed into a loop which projects into the undercut 21 of the fin 11 in the vicinity of rear root is fitted, whereby it is fixed at the same time.
  • the cooling mechanism and the ignition mechanism interact optimally.
  • the gap width of the undercut can advantageously be selected just so that the Zündisdraht the gap width or possibly also the wire thickness of the gap width is adjusted. This ensures the correct fit of the wire at the most effective point for ignition and also a fixation is not separately necessary. It may even be provided with corresponding notches in the wire to lock it in the wreath of the fins 11 of a structure 10 as best as possible.
  • FIG. 6 shows a plan view, FIG. 6a, and a detailed illustration, FIG. 6b, of a discharge vessel 30, in which the seal is realized by a capillary.
  • Each fin 31 has an initial wall thickness Wl in the area of the front root point WV.
  • the wall thickness of the fin 31 tapers rearwardly to a wall thickness W2, which is only 40 to 80% of the wall thickness Wl.
  • the upper edge 32 of the fin is slightly bevelled.
  • the radial height LR of the plate-like fin 11 is at least 50% of the difference between capillary fin. Re and maximum outer radius of the central region of the discharge vessel.
  • the distance between the fins should preferably be at least three to five times the mean wall thickness.
  • the average wall thickness WM of a fin should in particular be at most 1/10 of the circumference, based on the maximum outer radius of the discharge vessel. This is to ensure that the radiation of one fin does not heat up the nearest fin.
  • the fins are usually plate-like, since they are the easiest to produce. However, more complicated structures of the fin are not excluded.
  • a high pressure discharge lamp comprising a ceramic longitudinally extending discharge vessel having an axis and having a central center portion and two tapered ends and an axis, the ends being closed by seals, which are preferably made as capillaries, electrode systems being used in the discharge. Seals are anchored, wherein a filling containing metal halides, housed in the discharge vessel, characterized in that at least one tapered end of a finned structure consisting of at least three fins sits, which has a neck with a front root point directly on the discharge vessel and a rear root point from which an undercut extends in the direction of the seal, wherein the axial length of the lug LA is selected and wherein the axial length LH of the undercut is at least 30% of LA.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 1 character- ized in that the axial length LH is 80% to 180% of LA.
  • High-pressure discharge lamp character- ized in that the electrode system has a shaft and a passage, wherein the shaft extends over a length ET to the capillary, wherein between the shaft and capillary a gap remains and wherein the rear root point in the area the length ET is.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 4 character- ized in that the rear root point is located in the rear third of the length ET. 6. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that a discharge aid is attached to the discharge vessel, which generates a high electrical ignition strength sufficient locally for ignition on a local electrode system.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 6 character- ized in that the starting aid is a Zündstrich, which extends axially outside the discharge vessel and ends in the immediate vicinity of the rear root point.
  • High-pressure discharge lamp according to claim 1 character- ized in that the ignition aid is a Zündangesdraht forming a loop which is fixed in the undercut.

Landscapes

  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

The invention relates to a high-pressure discharge lamp, wherein a fin-like structure (10 is mounted on each of the ends of the ceramic discharge vessel, serving to cool the discharge vessel. The fins comprise undercuts and are preferably combined with an ignition aid.

Description

Titel : Hochdruckentladungslampe Title: High pressure discharge lamp
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Lampen sind insbesondere Hochdruckentladungslampen mit keramischem Entladungsgefäß für die Allgemeinbeleuchtung.The invention relates to a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1. Such lamps are in particular high-pressure discharge lamps with a ceramic discharge vessel for general lighting.
Stand der TechnikState of the art
Die US-A 4 970 431 offenbart eine Natrium- Hochdruckentladungslampe, bei der der Kolben des Entladungsgefäßes aus Keramik gefertigt ist. An den zylindrischen Enden des Entladungsgefäßes sind flossenartige Fortsätze aufgesteckt, die der Wärmeabfuhr dienen.US Pat. No. 4,970,431 discloses a sodium high-pressure discharge lamp in which the bulb of the discharge vessel is made of ceramic. At the cylindrical ends of the discharge vessel fin-like extensions are attached, which are used for heat dissipation.
Aus der WO2007/082885 sind keramische Entladungsgefäße bekannt, die flossenartige Ansätze am Ende des keramischen Entladungsgefäßes aufweisen. Jedoch haben diese keine spezifische Form.WO2007 / 082885 discloses ceramic discharge vessels which have fin-like projections at the end of the ceramic discharge vessel. However, these do not have a specific shape.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hoch- druckentladungslampe bereitzustellen, deren Entladungsgefäß effektiv gekühlt wird.The object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp whose discharge vessel is effectively cooled.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Die Hochdruckentladungslampe ist mit einem keramischen längsgestreckten Entladungsgefäß ausgestattet. Das Entladungsgefäß definiert eine Lampenachse und besitzt einen zentralen Teil und zwei Endbereiche, die jeweils durch Abdichtungen verschlossen sind, wobei Elektroden in den Abdichtungen verankert sind, die sich in das vom Entladungsgefäß umhüllte Entladungsvolumen erstrecken, wobei außerdem eine Füllung, die bevorzugt Metallhalogenide enthält, im Entladungsvolumen untergebracht ist. Dabei sitzt an mindestens einem Endbereich eine flossenartige Struktur, die sich achsparallel nach außen erstreckt und von der Abdichtung selbst im wesentlichen beabstandet ist. Die Abdichtungen sind röhrenförmige Kapillaren oder stopfenförmige Abdichtungen. Dabei ist dafür auch die Verwendung von keramischen Gradientencermets, longitudi- nal oder auch axial wie an sich bekannt, möglich.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims. The high pressure discharge lamp is equipped with a ceramic elongate discharge vessel. The discharge vessel defines a lamp axis and has a central portion and two end portions, each sealed by seals, with electrodes anchored in the seals extending into the discharge volume enveloped by the discharge vessel, and also a filling, preferably containing metal halides, in the Discharge volume is housed. In this case, sits on at least one end portion of a fin-like structure which extends axially parallel to the outside and is substantially spaced from the seal itself. The seals are tubular capillaries or plug-shaped seals. The use of ceramic gradient cermets, longitudinally or axially as known per se, is also possible for this purpose.
Bei keramischen Hochdrucklampen mit erhöhter Brennerbelastung im Elektroden-Rückraum (z.B. durch veränderte Konvektionsströmungen entlang der kälteren Brenner-Innenbereiche) kann zur Einstellung einer cold- spot-Temperatur die Außenoberfläche zur Strahlungskühlung dimensioniert werden. Zur flexiblen Einstellung der im NIR abstrahlenden Oberfläche haben sich achs-parallel verlaufende Finnen-Strukturen (z.B flossenartige, integrale Ansätze am Brennergefäß) als günstig erwiesen, weil sie relativ einfach fertigungstechnisch realisierbar sind und von der Flächenausdehnung her in einem weiten Bereich dimensioniert werden können.In the case of ceramic high-pressure lamps with increased burner load in the back of the electrode (for example due to altered convection currents along the colder burner interior areas), the outer surface for radiation cooling can be dimensioned to set a cold spot temperature. For the flexible adjustment of the surface radiating in the NIR, axis-parallel fin structures (for example fin-like, integral projections on the burner vessel) have proven to be favorable, because they are relatively easy to produce and can be dimensioned in a wide range of surface area.
Je nach Längen/Durchmesserausdehnung des Brennerendes müssen die Strukturen auf den Verschlussbereich erweitert werden. Dabei wirkt die longitudinale Finnenstruktur als Wärmebrücke zum Brennerende.Depending on the length / diameter extent of the burner end, the structures must be extended to the closure area become. The longitudinal fin structure acts as a thermal bridge to the burner end.
Der Vorteil der Finnen oder Flossen ist ihre gezielte Anpassungsfähigkeit. Die Wandstärken der Finnenstrukturen können gezielt angepasst, insbesondere verringert werden und die Anzahl der Finnen kann erhöht werden, um in allen Fällen einen ausreichenden Kühleffekt bei gleichzeitig begrenztem Wärmefluß zu erreichen.The advantage of fins or fins is their targeted adaptability. The wall thicknesses of the fin structures can be specifically adapted, in particular reduced, and the number of fins can be increased in order to achieve a sufficient cooling effect with simultaneously limited heat flow in all cases.
Es stellt sich dabei heraus, daß die Anzahl der Finnen nur bis zu einer Anzahl von 3 bis maximal 8 zu einer sinnvollen Abstrahl-Charakteristik, die kühlend wirkt, führt und daß die Wandstärke der Finnen nicht beliebig dünn ausgeführt werden kann. Der lokal wirksameIt turns out that the number of fins only up to a number of 3 to a maximum of 8 to a meaningful radiation characteristic, which acts cooling, and that the wall thickness of the fins can not be made arbitrarily thin. The locally effective
Kühleffekt wird dabei über einen vergleichsweise großen Endenbereich verteilt. Dabei sollte bevorzugt eineCooling effect is distributed over a comparatively large end area. It should preferably a
Wandstärke von ca. 25-50% der mittleren am Brenner vorkommenden Wandstärke, insbesondere des Zentalteils, nicht unterschritten werden, um fertigungstechnisch größere Stückzahlen mit geringem Ausschuss herstellen zu können.Wall thickness of about 25-50% of the average occurring at the burner wall thickness, in particular of the central part, are not exceeded, in order to produce larger quantities of production technology with little waste.
Die Kühlwirkung wird dadurch entscheidend verbessert, daß die Finnen mit einer Hinterschneidung derart ausgeführt werden, daß das dem Brennerende zugewandte Ende der Finnenstruktur keinen Kontakt mit der Verschlusswandung, also der Kapillare oder dem Stopfen, aufweist. Dadurch wird vermieden, daß über die axiale Länge LH des Hinterschnittes ein Wärmefluss auf die Abdichtung oder auch das Brennerende übergeht. Somit wird ein verlustbestimmender Wärmetransport über die Finne in diesem Bereich vermieden. Es ergibt sich dadurch eine beosnders effektive Kühlung im Bereich der Ansatzstelle der ausgreifenden Kühlflächen dieser Finnen oder Flossen. Die axiale Länge der Ansatzstelle sei mit LA bezeichnet.The cooling effect is decisively improved in that the fins are designed with an undercut such that the burner end facing the end of the fin structure does not make contact with the closure wall, so the capillary or the stopper has. This avoids that over the axial length LH of the undercut a heat flow passes to the seal or the burner end. Thus, a loss-determining heat transfer through the fin in this area is avoided. This results in a relatively effective cooling in the region of the attachment point of the extended cooling surfaces of these fins or fins. The axial length of the attachment point is denoted by LA.
Vorteile :Advantages :
1. Flexible Gestaltung der Ansatzzone der integralen Kühlelemente (Finnen-Strukturen) .1. Flexible design of the approach zone of the integral cooling elements (fin structures).
2. Wandstärke der Kühlstruktur muss nicht deutlich verringert werden, da das Kühlelement nicht automatisch als Wärmebrücke wirkt, sondern nur im Bereich der Ansatzstel- Ie.2. Wall thickness of the cooling structure need not be significantly reduced because the cooling element does not automatically act as a thermal bridge, but only in the area of the attachment point.
3. Es lässt sich eine kürzere Brennerzone effektiver über den Finnenansatz kühlen und damit ein geringerer effi- zienz-mindernder Wärmefluss in die Verschlussenden einstellen .3. A shorter burner zone can be cooled more effectively via the fin attachment, thus setting a lesser efficiency-reducing heat flow into the seal ends.
4. Im Bereich des Hinterschnittes kann auf der Enden- verschluss-Oberflache bevorzugt eine Zündhilfskontaktie- rung erfolgen (z.B. Zündhilfskontakt), die geringen Abstand zur innenliegenden Stromzuführung besitzt. Dieser Abstand ist im wesentlichen durch die Wandstärke der Ab- dichtung gegeben. Sie liegt bevorzugt im Bereich 0,6 bis 1 , 1 mm.4. In the region of the undercut, preferably an ignition aid contact can be made on the end closure surface (for example ignition auxiliary contact), which has a small distance from the internal power supply. This distance is essentially given by the wall thickness of the seal. It is preferably in the range 0.6 to 1, 1 mm.
Bei keramischen Hochdrucklampen mit erhöhter Brennerbelastung im Elektroden-Rückraum (z.B. durch veränderte Konvektionsströmungen entlang der kälteren Brenner-Innenbereiche) kann zur Einstellung einer cold- spot-Temperatur die Außenoberfläche zur Strahlungskühlung dimensioniert werden. Zur flexiblen Einstellung der im NIR abstrahlenden Oberfläche haben sich achs-parallel verlaufende Finnen-Strukturen (z.B flossenartige, integrale Ansätze am Brennergefäß) als günstig erwiesen, die relativ einfach fertigungstechnisch realisierbar sind.In the case of ceramic high-pressure lamps with increased burner load in the back of the electrode (eg due to altered convection currents along the colder burner interior areas), the outer surface for radiation cooling can be dimensioned to set a cold spot temperature. For flexible adjustment of the surface radiating in the NIR, axis-parallel fin structures (eg fin-like, integral approaches to the burner vessel) proved to be favorable, which are relatively easy to produce.
Je nach Längen/Durchmesserausdehnung des Brennerendes müssen die Strukturen auf den Verschlussbereich erweitert werden. Dabei wirkt die longitudinale Finnenstruktur alsDepending on the length / diameter extent of the burner end, the structures must be extended to the closure area. Here, the longitudinal fin structure acts as
Wärmebrücke zum Brennerende. Das Brennerende ist bevorzugt so gestaltet, dass es sich zur Abdichtung hin verjüngt, so dass hier Finnen gut angesetzt werden können.Thermal bridge to the burner end. The burner end is preferably designed so that it tapers for sealing, so that here Finns can be well recognized.
Die Anwendung der Erfindung bezieht sich insbesondere auf hocheffiziente Keramiklampen mit sehr hohen Lichtausbeuten und hoher Strahlungskonversions-Effizienz .The application of the invention relates in particular to highly efficient ceramic lamps with very high luminous efficiencies and high radiation conversion efficiency.
Insbesondere werden dabei hohe Wandbelastungen der Brenneroberfläche von 35-45 W/cm2 auf der Innenoberfläche erreicht. Ferner wird die Gaskonvektion durch stabile Einstellung und Nutzung longitudinaler oder assoziierter daraus abgeleiteter akustischer Resonanzen verändert wie an sich bekannt, derart, daß eine verstärkte Unterdrückung der Plasmaentmischung durch Diffusionsvorgänge erfolgt. Dabei werden Gasströmungen aus dem Zentrum des sich ausbildendnen Hochdruckplasmas auf die inneren Endflächen im Elektroden-Rückraum geführt .In particular, high wall loads of the burner surface of 35-45 W / cm 2 are achieved on the inner surface. Further, gas convection is altered by stable adjustment and use of longitudinal or associated acoustic resonances derived therefrom, as known in the art, such that enhanced suppression of plasma segregation by diffusion processes occurs. Gas flows from the center of the developing high-pressure plasma are directed to the inner end surfaces in the rear electrode space.
Dies führt zu einer erhöhten Aufheizung der als cold-spot wirkenden Endflächen.This leads to an increased heating of the cold-spot acting end surfaces.
Es zeigt sich, dass insbesondere für bestimmte, insbesondere auf Na/Ce-basierendenIt turns out that especially for certain, in particular Na / Ce-based
Metallhalogenidfüllungen zur Erzielung besonders hoher Lichtausbeuten, d.h. hoher Strahlungs- Konversionseffizienz (Effizienz der Erzeugung sichtbarer Strahlung im visuellen Spektralbereich in Relation zur eingespeisten elektrischen Leistung) und visueller Effizienz (Anpassung der spektralen Strahlungsverteilung an die Augenempfindlichkeit, d.h. Lumenausbeute in Relation zur im visuellen Spektralbereich erzeugten Strahlungsleistung) ein bestimmter Temperaturbereich der Endflächen zur Einstellung des resultierenden Metallhalogenid-Dampfdruckes notwendig ist und nicht überschritten werden sollte.Metallhalogenidfüllungen to achieve particularly high Luminous efficiencies, ie high radiation conversion efficiency (efficiency of the generation of visible radiation in the visual spectral range in relation to the input electrical power) and visual efficiency (adjustment of the spectral radiation distribution to the eye sensitivity, ie lumen output in relation to the radiation power generated in the visual spectral range) a certain temperature range of End surfaces to adjust the resulting metal halide vapor pressure is necessary and should not be exceeded.
Dieser liegt im wesentlichen im Bereich zwischen 980-1080 0C. Im speziellen typisch weniger als 10500C, bei den zuvor genannten mittleren Wandbelastungen.This is essentially in the range between 980-1080 0 C. In particular, typically less than 1050 0 C, in the aforementioned average wall loads.
Es können dabei Lichtausbeuten bis zu 160 lm/W bei sehr guten Farbwiedergabe von > 80 erzielt werden.Luminous efficiencies of up to 160 lm / W can be achieved with very good color rendering of> 80.
Bei entsprechender Auslegung des Brennergefäßes und der Füllungs-Zusammensetzung lassen sichWith appropriate design of the burner vessel and the filling composition can be
Entladungseffizienzen von > 50% (Umwandlung Elektrische Leistung in Visuelle Strahlung) und Visuelle Effizienzen von > 320 lm/Wvls für das Lampenspektrum erzielen.Achieve discharge efficiencies of> 50% (conversion of electrical power into visual radiation) and visual efficiencies of> 320 lm / W vls for the lamp spectrum .
Bei den verwendeten Brennergefäßen handelt es sich um Brenner mit hohem Dimensionsverhältnis von Innenlänge und Innendurchmesser (ausgedrückt durch ein Aspektverhältnis von insbesondere 3 bis 8), was dann auch zu einer erhöhten Plasma-Bogenlänge zwischen den Elektrodenspitzen führt und entsprechenden Zündschwierigkeiten führt.The burner vessels used are burners with a high aspect ratio of inner length and inner diameter (expressed by an aspect ratio of in particular 3 to 8), which then also leads to an increased plasma arc length between the electrode tips and leads to corresponding ignition difficulties.
Die für eine Endenkühlung über NIR-Abstrahlung nutzbare Oberfläche befindet sich im wesentlichen im Bereich des Brenners, der den Elektrodenrückraum umschließt, und im anschließenden Teil der Verschlussenden-Konstruktion.The surface usable for end cooling via NIR radiation is located substantially in the region of Burner, which encloses the electrode back space, and in the subsequent part of the closure end construction.
Eien beliebige Oberflächenvergößerung kann durch Massenerhöhung der Verschlußzone erfolgen, was jedoch gleichzeitig eine Vergrößerung der Querschnittsfläche für den in die Verschlußenden führenden Wärmefluß bedeutet.Eien any surface enlargement can be done by increasing the mass of the closure zone, but at the same time means an increase in the cross-sectional area for leading into the closure ends heat flow.
Vergrößerte Auskragungungen zur Oberflächenvergrößerung mit umlaufenden Wärmestau-Nuten (ringförmige Kühlung) eignen sich zwar zur erhöhten NIR- Abstrahlung bei gleichzeitiger Verringerung der zu den Enden abfließenden Wärmemenge, sie erzeugen aber eine vergrößerte Endenabschattung des in die Endenzonen abgestrahlte Lichtintensität und führen damit zu einer Effizienz- Verminderung .Although enlarged projections for surface enlargement with circumferential heat accumulation grooves (annular cooling) are suitable for increased NIR radiation while simultaneously reducing the amount of heat flowing away to the ends, they produce increased shadowing of the light intensity radiated into the end zones and thus lead to an efficiency increase. Reduction.
Achsparallel verlaufende Finnenstrukturen haben sich als bestmögliche und am einfachsten herzustellende Oberflächenstruktur zur lokalen NIR-Oberflächenkühlung herausgestellt .Achsparallel running fin structures have been found to be the best possible and easiest to produce surface structure for local NIR surface cooling.
Die vergrößerte Bogenlänge im Entladungsgefäß bei hohem Aspektverhältnis führt zu einem erhöhten Bedarf anThe increased arc length in the discharge vessel with high aspect ratio leads to an increased demand
Zündfeldstärke zur Einleitung des Lampenbetriebes. BeiIgnition field strength for the initiation of lamp operation. at
Lampen mit keramischem Lampengefäß (typisch gefertigt ausLamps with ceramic lamp vessel (typically made of
AI2O3) sind die Abdichtungen Endenkonstruktionen, die als dünne rohrförmige Verschlußzonen ausgebildet sind. Zur Zündfeldstärkeerniedrigung und Einleitung der Zündung kann durch kapazitiv gekoppelte Hilfsentladungen in denAI2O3), the seals are end constructions, which are formed as thin tubular closure zones. To Zündfeldstärkeerniedrigung and initiation of the ignition can by capacitively coupled auxiliary discharges in the
Endenstrukturen die Zündung eingeleitet werden. Dazu ist eine Kontaktierung in der unmittelbaren Nähe mindestens einer Elektrode oder Stromzuführung hin zur Elektrodenspitze am günstigsten. Bei Nutzung von Zündhilfskontaktierungen (Drähten und/oder leitfähigen Beschichtungen) ist eine möglichst gute Kontaktierung im Bereich des Elektrodenschaftes am günstigsten .End structures are initiated the ignition. For this purpose, contacting in the immediate vicinity of at least one electrode or power supply to the electrode tip is the most favorable. When using Zündhilfungskontaktierungen (wires and / or conductive coatings) the best possible contact in the area of the electrode shaft is the most favorable.
Daher ist ein Anbringen einer Zünddrahtschlaufe oder einer Beschichtung im vordersten Bereich, bevorzugt erstes drittel der Längen LH, der Hinterschneidung der Finnenstruktur besonders günstig, da an dieser Stelle im Innern der Kapillare die geringste innere Spaltweite im Gasraum auftritt.Therefore, attaching a Zünddrahtschlaufe or a coating in the foremost region, preferably first third of the lengths LH, the undercut of the fin structure is particularly favorable, since at this point inside the capillary the smallest inner gap width occurs in the gas space.
Es lassen sich alternativ (u.U. zusätzlich zu den zuvor genannten Methoden) zwischen den Finnen laufende und die Brennerlänge überbrückende Leiterbahnen ( z.B aus Cermet, Platin oder leitfähigen Kohlenstoffschichten die in den Bereich des Hinterschnittes hineinreichen) als Zündhilfen verwenden .Alternatively (possibly in addition to the above-mentioned methods), interconnects running between the fins and bridging the burner length (for example made of cermet, platinum or conductive carbon layers which extend into the region of the undercut) may be used as ignition aids.
Der Finnenhinterschnitt ist besonders effektiv, wenn die Hinterschnittslänge LH mindestens die Größe der minimalen Finnenwandstärke WS, bevorzugt ein mehrfaches davon beträgt, insbesondere das 3- bis 10-fache der Wandstärke WS.The fin undercut is particularly effective when the undercut length LH is at least the size of the minimum fin wall thickness WS, preferably a multiple thereof, in particular 3 to 10 times the wall thickness WS.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in der Beachtung folgender Gesichtspunkte:A particularly advantageous embodiment of the invention lies in the consideration of the following aspects:
- die Abdichtung ist eine Kapillare (rohrzylindrisch) mit Durchführung, wobei der Elektroden-Schaft in der Kapillare teilweise versenkt ist und wobei ein gewisser Mindestabstand zwischen Schaft und Kapillare gewahrt bleibt. Er sollte mindestens 10 μm betragen und möglichst 50 μm nicht überschreiten. - es sind am Ende des Entladungsgefäßes mindestens drei Finnen angebracht, die eine Hinterschneidung aufweisen (vorzugsweise parallel zur Kapillare) ;- The seal is a capillary (tubular cylindrical) with implementation, the electrode shaft is partially recessed in the capillary and with a certain minimum distance between the shaft and capillary is maintained. It should be at least 10 μm and should not exceed 50 μm. - At least three fins are attached to the end of the discharge vessel, which have an undercut (preferably parallel to the capillary);
- die Wurzel des Ansatzes der Hinterschneidung (hintere Wurzel) liegt im Bereich des Elektroden-Schaftes im- The root of the approach of the undercut (rear root) is in the area of the electrode shaft in
Bereich der Abdichtung. Der Midnestabstand von der Öffnung der Kapillare zum Entladungsvolumen hin ist 1 mm in Richtung Durchführung; bevorzugt ist diese hintere Wurzel im hintersten Drittel des Schaftes, aber noch beabstandet vom Ende des Schaftes; der hintere Teil des Schaftes kann mit einer Wendel etc. verstärkt sein.Area of the seal. The Midnestabstand from the opening of the capillary to the discharge volume is 1 mm in the direction of implementation; Preferably, this rear root is in the rearmost third of the shaft, but still spaced from the end of the shaft; the rear part of the shaft can be reinforced with a helix, etc.
In einer speziellen ganz besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Hinterschneidung für eine Zündhilfe genutzt. Dabei gilt, dass eine Zündhilfe (realisiert als Draht oder Strich) im Bereich zwischen hinterer Wurzel und Ende des Schaftes so wirkt, dass eine zur Zündung ausreichende erhöhte elektrische Feldstärke erzeugt wird.In a particularly particularly preferred embodiment, the undercut is used for a starting aid. It is true that an ignition aid (realized as a wire or line) in the area between the rear root and the end of the shaft acts so that sufficient to ignite increased electric field strength is generated.
Die Verbindung zwischen Finne und Entladungsgefäß kann zwar selbst zu einem geringen Teil auf der Kapillare liegen, jedoch nur in dem Sinne, dass die Wärmebrücke dadurch nicht wesentlich auf die Kapillare verlagert wird. Betrachtet man in axialer Länge die gesamte Ansatzlänge LA der Finne, sollte der auf der Kapillare liegende Teil bevorzugt allenfalls bis zu 40%, bevorzugt nicht mehr als 25%, der axialen Länge LA ausmachen, . Beste Ergebnisse werden erzielt, wenn dieser Teil nicht mehr als 15% ausmacht .Although the connection between the fin and the discharge vessel itself may lie to a small extent on the capillary, this is only in the sense that the thermal bridge is not significantly displaced thereby onto the capillary. Looking at the axial length of the entire lug length LA of the fin, the lying on the capillary portion should preferably at most up to 40%, preferably not more than 25%, the axial length LA make up,. Best results are achieved if this part does not exceed 15%.
Die Erfindung betrifft insbesondere Lampen mit erhöhtem Aspektverhältnis bis 8 oder auch Lampen, welche verkürzte Strukturen für die Abdichtungen aufweisen. Bevorzugt weist der Endenbereich eine sich verjüngende Innenkontur im Elektrodenrückraum auf. Das heißt, dass der zentrale Teil einen maximalen oder konstanten Innendurchmesser ID besitzt und die Endbereiche einen kleineren Innendurchmesser aufweisen, zu dem sie sich verjüngen.In particular, the invention relates to lamps with an increased aspect ratio of up to 8 or even lamps which have been shortened Have structures for the seals. The end region preferably has a tapering inner contour in the electrode rear space. That is, the central portion has a maximum or constant inner diameter ID and the end portions have a smaller inner diameter to which they taper.
Die flossenartige Struktur ist bevorzugt um die Elektrodenkonstruktion bzw. am Endenbereich angeformt. Das Entladungsgefäß besteht typisch aus aluminiumhaltiger Kera- mik wie PCA oder auch YAG, AlN, oder A1YO3. Es wird eine freistehende, von der Abdichtung im wesentlichen beabstandete Kühlungsstruktur verwendet, die insbesondere selbst aus Keramik geformt ist und insbesondere integraler Bestandteil des Endenbereichs ist.The fin-like structure is preferably formed around the electrode construction or at the end region. The discharge vessel typically consists of aluminum-containing ceramics such as PCA or also YAG, AlN, or A1YO3. A freestanding cooling structure substantially spaced from the seal is used, which in particular is itself formed of ceramic and, in particular, is an integral part of the end region.
Die Erfindung ist besonders geeignet für hochbelastete Metallhalogenidlampen, bei denen das Verhältnis zwischen der Innenlänge IL und dem maximalen Innendurchmesser ID des Entladungsgefäßes, das sog. Aspektverhältnis IL/ID, zwischen 1,5 und 8 liegt.The invention is particularly suitable for highly loaded metal halide lamps in which the ratio between the inner length IL and the maximum inner diameter ID of the discharge vessel, the so-called aspect ratio IL / ID, is between 1.5 and 8.
Es zeigt sich, dass bei diesen Brennerformen, wenn sie zum Ende hinlaufende, sich verjüngende Endenbereiche besitzen, eine lokale Endenkühlung wirkungsvoll ist. Dies verbessert die Füllungsverteilung im Brenner, weil sich die Füllung bevorzugt im Bereich hinter den Elektroden im sogenannten Elektroden-Rückraum ablagert und damit zu einer verbesserten Farbstabilität als auch zu einer erhöhten Lichtausbeute führt. Insbesondere bei Verwendung von Na- und/oder Ce-haltigen Füllungen lassen sich extrem hohe Lichtausbeuten mit hoher Farbwiedergabe erzielen. Es zeigt sich, dass bei Anwendung eines geeigneten Betriebs- Verfahrens, z.B. DE-A 102004004829, die Leistungskennlinie der Lampe günstig beeinflusst werden kann, so dass eine Lichtausbeute bis über 150 lm/W bei Beibehaltung eines Farbwiedergabeindex Ra > 80 langzeitstabil erzielt werden kann.It can be seen that in these torch molds, when they have tapered end portions running towards the end, local end cooling is effective. This improves the filling distribution in the burner because the filling preferably deposits in the region behind the electrodes in the so-called electrode back space and thus leads to improved color stability and also to increased light output. Especially when using fillings containing Na and / or Ce, extremely high luminous efficiencies with high color rendering can be achieved. It turns out that if a suitable operating Method, for example DE-A 102004004829, the performance curve of the lamp can be favorably influenced, so that a luminous efficacy of more than 150 lm / W can be achieved while maintaining a color rendering index Ra> 80 long-term stable.
Unabhängig von der Wandstärkenverteilung zwischen den Elektroden kann der Temperaturgradient bei hochbelasteten Brennern, die typisch eine Wandbelastung von mindestens 30 W/cm2 im Bereich der axialen Länge zwischen den Elekt- roden erreichen, durch die Wahl des Ansatzpunktes für die Kühlstruktur beeinflusst und eingestellt werden. Damit kann die Konstanz der Farbtemperatur und die Ausbeute der resultierenden Metallhalogenidlampe wesentlich verbessert werden .Irrespective of the wall thickness distribution between the electrodes, the temperature gradient of highly loaded burners, which typically reach a wall load of at least 30 W / cm 2 in the region of the axial length between the electrodes, can be influenced and adjusted by the choice of the starting point for the cooling structure. Thus, the constancy of the color temperature and the yield of the resulting metal halide lamp can be significantly improved.
Durch das Vermeiden eines Kontaktes zwischen Kühlstruktur und Abdichtung (hier eine Elektroden-Durchführungs- Kapillare) wird eine effektive Kühlung am Ansatzpunkt der Kühlstruktur gewährleistet und gleichzeitig ein Wärme- fluss auf die Abdichtung vermieden. Dies vermindert die Verluste an den Enden und erhöht den Temperaturgradienten im Bereich der Abdichtung.By avoiding contact between the cooling structure and the seal (in this case, an electrode passage capillary), effective cooling is ensured at the point of attachment of the cooling structure and, at the same time, heat flow to the seal is avoided. This reduces the losses at the ends and increases the temperature gradient in the region of the seal.
Dies gilt insbesondere bei Metallhalogenidlampen, welche mindestens eines der Halogenide des Ce, Pr oder Nd, insbesondere zusammen mit Halogeniden des Na und/oder Li enthalten. Hier treten sonst Farbtemperaturschwankungen aufgrund von Destillationseffekten auf.This applies in particular to metal halide lamps which contain at least one of the halides of Ce, Pr or Nd, in particular together with halides of Na and / or Li. Otherwise, color temperature fluctuations due to distillation effects occur here.
Bevorzugt ist auch die Anwendung bei Lampen mit hohem Aspektverhältnis von 2 bis 6 und bei Lampen mit gezielter Anregung von akustischen Resonanzen, die zur Aufhebung von longitudinaler Segregation in vertikaler Brennlage verwendet werden.Preference is also given to the application in lamps with a high aspect ratio of 2 to 6 and lamps with targeted excitation of acoustic resonances, the repeal used by longitudinal segregation in the vertical burning position.
Als Material des Kolbens kann PCA oder jede andere übliche Keramik verwendet werden. Auch die Wahl der Füllung unterliegt prinzipiell keiner besonderen Einschränkung.As the material of the piston PCA or any other conventional ceramic can be used. The choice of filling is in principle subject to no particular restriction.
Entladungsgefäße für Hochdrucklampen mit annähernd gleichmäßiger Wanddickenverteilung und schlank auslaufenden Endenformen zeigen bisher abhängig von der Füllungszusammensetzung eine teilweise hohe Farbstreuung durch die starke Verteilung der Metallhalogenid-Füllung im Inneren des Entladungsgefäßes. Typisch kondensiert die Füllung im Bereich hinter einer Linie, die durch Projektion der Elektrodenspitze auf die innere Brenner-Oberfläche bestimmt ist. Die Füllungspositionierung auf eine Zone der Oberfläche im Innern des Entladungsgefäßes, die einem engen Temperaturbereich entspricht, und in die Restvolumina der Kapillaren hinein ist bisher nicht hinreichend genau einstellbar.Depending on the filling composition, discharge vessels for high-pressure lamps with approximately uniform wall thickness distribution and slim-running end shapes have hitherto exhibited partially high color spread due to the strong distribution of the metal halide filling in the interior of the discharge vessel. Typically, the filling condenses in the area behind a line, which is determined by projection of the electrode tip on the inner burner surface. The filling position on a zone of the surface in the interior of the discharge vessel, which corresponds to a narrow temperature range, and in the residual volumes of the capillaries is not yet sufficiently accurately adjustable.
Bisherige Entladungsgefäße haben oft eine Form mit ver- stärkter Wanddicke an den Endflächen, z.B. bei zylindrischen Brennerformen, und erzeugen dadurch eine vergrößerte Endenoberfläche. Ein weiteres Problem ist die durch den wanddickenabhängigen spezifischen Emissionskoeffizienten der Keramik erhöhte Abstrahlung von IR-Strahlung beim Betrieb des Entladungsgefäßes im evakuierten oder gasgefüllten Außenkolben.Previous discharge vessels often have a shape with increased wall thickness at the end faces, e.g. in cylindrical burner shapes, thereby creating an enlarged end surface. Another problem is the increased by the wall thickness-dependent specific emission coefficient of the ceramic radiation of IR radiation during operation of the discharge vessel in the evacuated or gas-filled outer envelope.
Hierdurch wird durch einen Wärmesenkeneffekt am Ende des Entladungsgefäßes eine Belegung der Innenwand mit Füllungskonzentrat erzeugt, die den Dampfdruck der verwende- ten Metallhalogenide im Entladungsgefäß derart bestimmt, dass bei Keramiklampensystemen ein befriedigender Wert der Streuung der Farbtemperatur von höchstens 75 K für größere Lampengruppen gleicher Betriebsleistung einstellbar ist.In this way, an occupancy of the inner wall with filling concentrate is produced by a heat sink effect at the end of the discharge vessel, which determines the vapor pressure of the metal halides used in the discharge vessel in such a way that that in ceramic lamp systems, a satisfactory value of the dispersion of the color temperature of at most 75 K for larger groups of lamps the same operating performance is adjustable.
Bei kugeligen Entladungsgefäßen, oder solchen mit Halbkugelendformen oder konisch zulaufenden Endenformen oder elliptisch ausgeformten Endenformen und zylindrischem Mittenteil mit einem relativ hohen Aspektverhältnis von IL/ID von etwa 1,5 bis 8 ergeben sich besonders gravie- rende Probleme. Aufgrund des sich verjüngenden Übergangs in den Kapillarbereich ergeben sich teilweise unzureichende Kühlungseffekte am Ende des Entladungsgefäßes und damit eine unzureichende Festlegung der Temperatur, die für eine zielgenaue Füllungsablagerung in einem engen Temperaturbereich der Innenwandung nicht ausreicht.Spherical discharge vessels, or those with hemispherical end shapes or conically tapering end shapes or elliptically shaped end shapes and cylindrical center part with a relatively high aspect ratio of IL / ID of about 1.5 to 8, result in particularly serious problems. Due to the tapered transition into the capillary, partially insufficient cooling effects at the end of the discharge vessel and thus an insufficient determination of the temperature, which is not sufficient for a precise filling deposit in a narrow temperature range of the inner wall.
Bei einer Brennergeometrie, die keine Kühlstruktur aufweist, siehe Figur 8 von WO2007/082885, wird ein sehr kleiner Temperaturgradient von Brennerkörper zur Verschluss-Struktur erzeugt, was eine bevorzugte Destillati- on der Füllung in der Durchführungsstruktur zu Folge hat.In the case of a burner geometry which has no cooling structure, see FIG. 8 of WO2007 / 082885, a very small temperature gradient is produced by the burner body to the closure structure, which results in preferential distillation of the filling in the feedthrough structure.
Eine weitere bekannte Lösung (Figur 10) sind einfache Finnen oder flossenartige Ausformungen. Diese erhöhen zwar die kühlende Oberfläche, sie bilden jedoch eine Wärmebrücke zwischen Brennerende und Abdichtung, insbesonde- re wenn kurze Kühlungslängen bevorzugt werden und die Kühlungsstruktur eine erhöhte Anzahl von Kühlrippen aufweist. Diese Nachteile werden von der erfindungsgemäßen Kühlstruktur vermieden.Another known solution (Figure 10) are simple fins or fin-like formations. Although these increase the cooling surface, they form a thermal bridge between the burner end and the seal, in particular if short cooling lengths are preferred and the cooling structure has an increased number of cooling ribs. These disadvantages are avoided by the cooling structure according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kühlstruktur ganz oder teilweise mit einer Beschich- tung versehen. Sie besteht aus einem Material, das im Nahen Infrarot (NIR) , insbesondere im Wellenlängenbereich zwischen 1 und 3 μm, gegenüber dem keramischen Material der Kühlstruktur eine erhöhte hemisphärische Emissivität ε im Temperaturbereich zwischen 650 und 10000C aufweist. Die Beschichtung sollte vorzugsweise im Bereich des Überganges zwischen dem Ende des Entladungsgefäßes und der Abdichtung angebracht sein.In a preferred embodiment of the invention, the cooling structure is wholly or partly covered with a coating. provided. It consists of a material having in the near infrared (NIR), in particular in the wavelength range between 1 and 3 microns, compared to the ceramic material of the cooling structure an increased hemispherical emissivity ε in the temperature range 650-1000 0 C. The coating should preferably be applied in the region of the transition between the end of the discharge vessel and the seal.
Als Beschichtungsmaterialien eignen sich hochtemperatur- feste Beschichtungen mit hemisphärischen Emissionskoeffizienten ε bevorzugt ε ≥ 0.6. Darunter fällt Graphit, Mischungen von A12O3 mit Graphit, Mischungen von A12O3 mit Carbiden der Metalle Ti, Ta, Hf, Zr, sowie von Halbmetallen wie Si. Geeignet sich auch Mischungen, die noch zu- sätzlich andere Metalle zur Einstellung eventuell gewünschter elektrischer Leitfähigkeit enthalten.High-temperature-resistant coatings with hemispherical emission coefficients ε, preferably ε ≥ 0.6, are suitable as coating materials. Among them is graphite, mixtures of A12O3 with graphite, mixtures of A12O3 with carbides of the metals Ti, Ta, Hf, Zr, as well as of semi-metals such as Si. Also suitable are mixtures which additionally contain other metals for adjusting any desired electrical conductivity.
Selbstverständlich können beide Maßnahmen miteinander geeignet kombiniert werden, so dass ein Teil der Oberflä- chenabstrahlungserhöhung über eine Vergrößerung der Ober- fläche durch die flossenartige Struktur und gleichzeitig ein Teil durch die Beschichtung von Teilen dieser flossenartigen Struktur oder der angrenzenden kälteren Abdichtungsbereiche erfolgt.Of course, both measures can be suitably combined with each other, so that a part of the surface radiation increase takes place via an enlargement of the surface by the fin-like structure and at the same time a part by the coating of parts of this fin-like structure or of the adjacent colder sealing regions.
Insgesamt ergeben sich eine Reihe von Vorteilen bei Ver- wendung einer flossenartige Struktur bei keramischen Entladungsgefäßen :Overall, there are a number of advantages when using a fin-like structure in the case of ceramic discharge vessels:
1. Effektive Kühlung, die punktgenau lokalisiert werden kann; 2. Verringerung des longitudinalen Wärmeflusses in die Abdichtung;1. Effective cooling, which can be pinpointed; 2. Reduction of longitudinal heat flow into the seal;
3. deutlich vergrößerte Flexibilität der Oberflächeneinstellung im Endenbereich;3. significantly increased flexibility of the surface adjustment in the end region;
4. Verringerung der Abschattungseffekte im Raumwinkelbereich der Elektrodenzuführung;4. reduction of shading effects in the solid angle range of the electrode feed;
5. Einstellbarkeit effektiver lokaler Thermostatwirkung mittels relativ kleiner Oberflächenbereiche.5. Adjustability of effective local thermostatic effect by means of relatively small surface areas.
Diese Eigenschaften sind insbesondere für hochbelastete Formen von Entladungsgefäßen mit kleiner Gesamtoberfläche und evtl. erhöhtem Aspektverhältnis wichtig, da unter diesen Voraussetzungen eine lokale Kühlung durch Wärme- fluss über relativ große Wandquerschnittsflächen schwierig wird.These properties are particularly important for highly loaded forms of discharge vessels with a small overall surface and possibly increased aspect ratio, since under these conditions a local cooling by heat flow over relatively large wall cross-sectional areas becomes difficult.
Die Gesamtmasse des Entladungsgefäßes erhöht sich durch diese Art von flossenartige Struktur nur unwesentlich und bleibt damit unter einem kritischen Wert, der das Anlaufverhalten der Lampe bei der Zündung negativ beeinflussen würde. Es gibt somit einen ausgeklügelten Kompromiss zwi- sehen guter Zündung und effektiver Kühlung. Diese Maßnahme erlaubt eine sehr hohe Farbstabilität unter der be- wussten Inkaufnahme einer schlechten Isothermie. Dies geschieht in Abkehr von der bisherigen Zielsetzung möglichst guter Isothermie und erlaubt es, die Zone der Kon- densation der Füllung exakt zu bestimmen durch bewusste Gestaltung eines Temperaturgradienten.The total mass of the discharge vessel increases only insignificantly by this type of fin-like structure and thus remains below a critical value that would adversely affect the start-up behavior of the lamp during ignition. There is thus a sophisticated compromise between good ignition and effective cooling. This measure allows a very high color stability under the conscious acceptance of a bad isotherm. This is done in departure from the previous objective of the best possible isotherm and allows to precisely determine the zone of condensation of the filling by deliberately designing a temperature gradient.
Die Kühlwirkung lässt sich insbesondere durch die maximale radiale Höhe der flossenartige Struktur steuern, da je nach Ansatzhöhe die Ableitung von einem anderen Temperaturniveau aus erfolgt.The cooling effect can be controlled in particular by the maximum radial height of the fin-like structure, as ever according to approach level the derivative is carried out from another temperature level.
Ein besonderer Vorteil einer derartigen flossenartige Struktur ist, dass sie nicht nur effektiv kühlt, sondern daß sie auch einfach herzustellen ist, wenn man moderne Fertigungsverfahren wie Spritzguss, Schlickerguss oder rapid prototyping verwendet.A particular advantage of such a fin-like structure is that not only does it effectively cool, but it is also easy to manufacture using modern manufacturing techniques such as injection molding, slip casting or rapid prototyping.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zei- gen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to several embodiments. The figures show:
Fig. 1 eine Hochdruckentladungslampe mit Entladungsgefäß;1 shows a high-pressure discharge lamp with discharge vessel;
Fig. 2 ein Detail des Entladungsgefäßes aus Figur 1 in Perspektive (Fig. 2a) und in Längsschnitt (Fig 2b) ;FIG. 2 shows a detail of the discharge vessel from FIG. 1 in perspective (FIG. 2 a) and in a longitudinal section (FIG. 2 b);
Fig. 3 ein Schnitt durch den Endenbereich der Figur 2 ;FIG. 3 shows a section through the end region of FIG. 2; FIG.
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Endenbereichs eines Entladungsgefäßes mit Zündstrich;FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of an end region of a discharge vessel with ignition strip;
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Endenbereichs eines Entladungsgefäßes mit Zünddraht;5 shows a further embodiment of an end region of a discharge vessel with ignition wire;
Figur 6 ein Schnitt durch den Endenbereich der Figur 5.FIG. 6 shows a section through the end region of FIG. 5.
Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Figur 1 zeigt eine Metallhalogenidlampe 1. Sie besteht aus einem rohrartigen Entladungsgefäß 2 aus Keramik, in das zwei Elektroden eingeführt sind (nicht sichtbar) . Das Entladungsgefäß hat einen zentralen Teil 5 und zwei Enden 4. An den Enden sitzen zwei Abdichtungen 6, die als Kapillaren ausgeführt sind. Bevorzugt ist das Entladungsge- faß und die Abdichtungen integral aus einem Material wie PCA hergestellt.1 shows a metal halide lamp 1. It consists of a tubular discharge vessel 2 made of ceramic, in two electrodes are inserted (not visible). The discharge vessel has a central part 5 and two ends 4. At the ends sit two seals 6, which are designed as capillaries. Preferably, the discharge vessel and the seals are integrally made of a material such as PCA.
Das Entladungsgefäß 2 ist von einem Außenkolben 7 umgeben, den ein Sockel 8 abschließt. Das Entladungsgefäß 2 ist im Außenkolben mittels eines Gestells, das eine kurze und lange Stromzuführung 11 a und IIb beinhaltet, gehaltert. Am Brennerende sitzt jeweils eine flossenartige Struktur 10, die um die Abdichtung 6 umläuft.The discharge vessel 2 is surrounded by an outer bulb 7, which terminates a base 8. The discharge vessel 2 is in the outer bulb by means of a frame which includes a short and long power supply 11 a and II b, supported. At the burner end sits in each case a fin-like structure 10, which rotates about the seal 6.
Figur 2a zeigt eine flossenartige Struktur 10 in perspektivischer Ansicht in Verbindung mit einer Kapillare 6. Statt einer Kapillare kann auch ein kurzer Stopfen verwendet werden.Figure 2a shows a fin-like structure 10 in perspective view in conjunction with a capillary 6. Instead of a capillary, a short stopper can be used.
Figur 2b und 2c zeigt einen Längsschnitt eines Entladungsgefäßes, jeweils um 90° gedreht. Die flossenartige Struktur 10 aus vier Finnen 11 setzt integral angeformt außen im sich verjüngenden Endenbereich 5 des Entladungsgefäßes 2 an und reicht in ihrer gesamten axialen Ausdehnung LF weit in Richtung der Kapillare 6. Die Flosse oder Finne 11 hat einen Ansatz oder Brückenbereich 12 mit der axialen Länge LA, der sie mit dem Ende des Entladungsge- fäßes verbindet. Dieser Ansatz erstreckt sich im wesentlichen über das sich verjüngende Ende 5. Dabei muss der vordere, entladungsnahe Wurzelpunkt WF der Finne nicht unbedingt an der Außenwand des Mittenteils des Entladungsgefäßes ansetzen, sondern er kann auch tiefer, erst hinter dem Mittenteil, im Bereich des sich verjüngenden Endes 5, ansetzen. Der hintere entladungsferne Wurzelpunkt WH sitzt hier am Ende des sich verjüngenden Bereichs, dort wo etwa die Kapillare beginnt. Dieser hintere Wurzelpunkt WH kann auf dem Beginn der Kapillare lie- gen, insbesondere auf dem vorderen Zehntel der Länge der Kapillare. Wichtig ist, dass der hintere Wurzelpunkt WH axial mindestens 1 mm Abstand von dem Ende des Innenvolumens, hier repräsentiert durch die Stirnfläche 13, aufweist. Dieser Abstand ist in Figur 2b mit DD bezeichnet.Figure 2b and 2c shows a longitudinal section of a discharge vessel, each rotated by 90 °. The fin-like structure 10 of four fins 11 is integrally formed on the outside in the tapered end portion 5 of the discharge vessel 2 and extends in the entire axial extent LF far in the direction of the capillary 6. The fin or fin 11 has a projection or bridge portion 12 with the axial Length LA connecting it to the end of the discharge vessel. This approach essentially extends beyond the tapering end 5. The front, near-discharge root point WF of the fin does not necessarily attach to the outer wall of the middle part of the discharge vessel, but it can also deeper, only behind the center part, in the region of the tapered End 5, set. The rear discharge-distant root point WH sits here at the end of the tapered area, where, for example, the capillary begins. This posterior root point WH may lie on the beginning of the capillary, in particular on the front tenth of the length of the capillary. It is important that the rear root point WH axially at least 1 mm distance from the end of the inner volume, here represented by the end face 13, has. This distance is denoted by DD in FIG. 2b.
Insbesondere setzt der vordere Wurzelpunkt WF der flossenartigen Struktur 10 am sich verjüngenden Endenbereich an und erstreckt sich axial gesehen weiter nach außen, wobei der Brückenbereich etwa in Höhe der Kapillare endet. Der Brückenbereich kann sich noch geringfügig über die Kapillare erstrecken. Die Flosse 11 ist mit einer Hinterschneidung 15 versehen. Die Wurzel WH der Hinter- schneidung sitzt da, wo der Brückenbereich endet. Meist ist die Kante 16 der Hinterschneidung parallel zur Kapillare 6 verlaufend, so dass ihr Abstand zur Kapillare kon- stant ist, was die Fertigung erleichtert. Es ist jedoch auch möglich, dass der Abstand etwas nach außen hin zunimmt, bevorzugt ist hier ein Winkel von 1 bis 10° gegen die Achse, was die Entformung erleichtert, ohne dass die gewünschte Kühlwirkung darunter leidet, die auf einer möglichst großen Gesamtfläche pro mm Finnenlänge beruht.In particular, the front root point WF of the fin-like structure 10 sets at the tapered end portion and extends axially outwardly, with the bridge portion terminating at about the level of the capillary. The bridge area may still extend slightly over the capillary. The fin 11 is provided with an undercut 15. The root WH of the undercut sits where the bridge area ends. In most cases, the edge 16 of the undercut is parallel to the capillary 6, so that its distance from the capillary is constant, which facilitates the production. However, it is also possible that the distance increases somewhat outwardly, preferably an angle of 1 to 10 ° is preferred here against the axis, which facilitates demolding, without the desired cooling effect suffers, on the largest possible total area per mm Finn length is based.
Dabei ist die axiale Länge LH der Hinterschneidung möglichst so gewählt, dass sie mindestens 20% der axialen Länge LA des Ansatzes oder Brückenbereichs entspricht; bevorzugt deutlich mehr, bevorzugt liegt sie in einem Be- reich von 35 bis 150% dieser Länge, insbesondere 50 bis 110%. Auf diese Weise wird eine möglichst große abstrah- lende Fläche, nämlich die beiden Seitenflächen einer plattenartigen Finne oder Flosse 11, erzielt, die von der Ansatzlänge LA der Flosse und zudem dem Wirkungsort dieses Ansatzes entkoppelt ist. Je länger LA, desto effekti- ver ist die Kühlung im Vergleich zu der Kühlung, die eine konventionelle Flosse erzielt ohne Hinterschneidung.The axial length LH of the undercut is selected as far as possible so that it corresponds to at least 20% of the axial length LA of the projection or bridge region; preferably much more, it is preferably in a range of 35 to 150% of this length, in particular 50 to 110%. In this way, the greatest possible abstraction lende surface, namely the two side surfaces of a plate-like fin or fin 11, achieved, which is decoupled from the lug length LA of the fin and also the place of action of this approach. The longer the LA, the more effective the cooling compared to the cooling that a conventional fin achieves without undercutting.
Figur 2d zeigt einen Ausschnitt, der die Möglichkeit einer unterschiedlich gewählten radialen Länge LR der Flosse verdeutlicht. Hier ist eine Flosse 10 herausgegriffen, bei der gestrichelt drei verschiedene denkbare Höhen LRl, LR2 und LR3 eingezeichnet sind. Je größer LR gewählt ist, desto kürzer kann die axiale Gesamtlänge der Flosse sein, um in etwa dieselbe abstrahlende Oberfläche zu erzielen.FIG. 2d shows a section which illustrates the possibility of a differently selected radial length LR of the fin. Here a fin 10 is picked out, in the dashed line three different conceivable heights LRl, LR2 and LR3 are located. The greater the LR chosen, the shorter the axial total length of the fin can be to achieve approximately the same radiating surface.
Eine besonders effektive Kühlung basiert gemäß Figur 3 darauf, dass die Durchführung 13 entladungsseitig vollständig in der Kapillare 6 versenkt ist, wobei sich der Elektrodenschaft 14 bis in eine Tiefe ET in die Kapillare erstreckt. Dabei wird ein Mindestabstand von 20 μm zwischen der Kapillare und dem Elektrodenschaft gewahrt, so dass sich die Füllung bis in diesen Spalt erstrecken kann. Dabei soll die hintere Wurzel WH, die gleichzeitig die Wurzel des Ansatzes der Hinterschneidung ist, noch im Bereich des Elektrodenschafts 14 liegen. Bevorzugt liegt sie im hintersten Drittel der Länge des Schaftes, von der Entladung abgewandt. Sie sollte aber eher nicht im Bereich der Durchführung 13 liegen. Diese Wurzel sollte aber noch etwas beabstandet vom hinteren Ende des Schaftes angeordnet sein, in aller Regel ist ein Abstand von 5 bis 35 % der Länge von ET gut geeignet. Dabei hat der Schaft noch im hinteren Bereich eine Wendel 17, die den Spalt minimiert. Der Elektrodenschaft hat gerade in Höhe der Zündhilfe ein verdicktes Teil 17, so dass hier der Spalt zur Kapillarenwand hin eine optimale Breite hat. Auf diese Weise wirken Zündhilfe und Kühlungsstruktur optimal zusammen.A particularly effective cooling is based, according to FIG. 3, on the fact that the leadthrough 13 is completely sunk in the capillary 6 on the discharge side, the electrode shaft 14 extending into a depth ET into the capillary. In this case, a minimum distance of 20 microns between the capillary and the electrode shaft is maintained, so that the filling can extend into this gap. The rear root WH, which is at the same time the root of the neck of the undercut, should still lie in the area of the electrode shaft 14. Preferably, it lies in the last third of the length of the shaft, facing away from the discharge. But it should not be in the area of implementation 13. However, this root should still be arranged somewhat spaced from the rear end of the shaft, as a rule, a distance of 5 to 35% of the length of ET is well suited. The shaft still has a coil 17 in the rear area, which minimizes the gap. The electrode shaft has just in height the Zündhilfe a thickened part 17, so that here the gap to the capillary has an optimal width. In this way, ignition aid and cooling structure work together optimally.
Allgemein kann die Wurzel WH durchaus auch im sich verjüngenden Endenbereich des Entladungsgefäßes liegen. Wesentlich ist ihre Positionierung relativ zum hinteren Ende des Elektrodenschaftes.In general, the root WH may well also lie in the tapering end region of the discharge vessel. Essential is their positioning relative to the rear end of the electrode shaft.
Figur 4 zeigt eine flossenartige Struktur 10, die vor- teilhaft mit einer Zündhilfe 18 außen am Entladungsgefäß kombiniert ist. Die Zündhilfe 18 ist ein keramischer Zündstrich außen am Entladungsgefäß, der parallel zur Achse des Entladungsgefäßes verläuft. Zum Beispiel ist dies ein aufgesinterter Zündstreifen aus einem W-A12O3- Cermet. Grundsätzlich sind derartige Zündstriche vorbekannt, siehe dazu DE-A 199 01 987 und DE-A 199 11 727. der Zündstrich 18 erstreckt sich von einer flossenartige Struktur 10 an einem ersten Ende des Entladungsgefäßes bis zur flossenartige Struktur 10 am zweiten Ende. Der Zündstrich 18 beginnt und endet gerade in der Nähe der Wurzel WH einer Flosse, und er läuft am Fuß der Flosse 11 den Brückenbereich 12 entlang, so dass der Zündstrich in diesem Bereich gewissermaßen von der Flosse 11 geschützt ist gegen eine Beschädigung bei der Montage.FIG. 4 shows a fin-like structure 10, which is advantageously combined with an ignition aid 18 on the outside of the discharge vessel. The ignition aid 18 is a ceramic primer on the outside of the discharge vessel, which runs parallel to the axis of the discharge vessel. For example, this is a sintered firing strip from a W-A12O3 cermet. Basically, such ignition strips are already known, see DE-A 199 01 987 and DE-A 199 11 727. the Zündstrich 18 extends from a fin-like structure 10 at a first end of the discharge vessel to the fin-like structure 10 at the second end. The primer 18 begins and ends just near the root WH of a fin, and it travels along the foot of the fin 11 along the bridge portion 12 so that the primer in this region is effectively protected by the fin 11 against damage during assembly.
Schließlich ist es auch möglich, die flossenartige Struktur 10 mit einem Zündhilfsdraht 20 zu kombinieren, siehe Figur 5 und auch Figur 3. Dabei wird der Zünddraht 20 quasi zu einer Schleife geformt, die in die Hinterschnei- dung 21 der Flosse 11 in der Nähe der hinteren Wurzel eingepasst ist, wodurch sie zugleich fixiert ist. Auf diese Weise wirken Kühlungsmechanismus und Zündungsmechanismus optimal zusammen. Dabei kann die Spaltbreite der Hinterschneidung vorteilhaft gerade so gewählt werden, dass der Zündhilfsdraht der Spaltbreite bzw. ggf. auch die Drahtdicke der Spaltbreite angepasst ist. Damit wird der korrekte Sitz des Drahtes an der effektivsten Stelle für eine Zündung gewährleistet und auch eine Fixierung ist nicht gesondert nötig. Es kann sogar der Draht mit entsprechenden Kerben versehen werden, um ihn in dem Kranz der Flossen 11 einer Struktur 10 bestmöglich zu arretieren .Finally, it is also possible to combine the fin-type structure 10 with an auxiliary ignition wire 20, see FIG. 5 and also FIG. 3. In this case, the ignition wire 20 is quasi formed into a loop which projects into the undercut 21 of the fin 11 in the vicinity of rear root is fitted, whereby it is fixed at the same time. On In this way, the cooling mechanism and the ignition mechanism interact optimally. In this case, the gap width of the undercut can advantageously be selected just so that the Zündhilfsdraht the gap width or possibly also the wire thickness of the gap width is adjusted. This ensures the correct fit of the wire at the most effective point for ignition and also a fixation is not separately necessary. It may even be provided with corresponding notches in the wire to lock it in the wreath of the fins 11 of a structure 10 as best as possible.
Figur 6 zeigt eine Draufsicht Figur 6a und Detaildarstellung Figur 6b auf ein Entladungsgefäß 30, bei dem die Abdichtung durch eine Kapillare realisiert ist. Dabei sind vier Flossen 31 gleichmäßig um den Umfang verteilt. Jede Flosse 31 hat eine anfängliche Wandstärke Wl im Bereich des vorderen Wurzelpunkts WV. Die Wandstärke der Flosse 31 verjüngst sich nach hinten zu einer Wandstärke W2, die nur noch 40 bis 80% der Wandstärke Wl beträgt. Die Ober- kante 32 der Flosse ist leicht abgeschrägt.FIG. 6 shows a plan view, FIG. 6a, and a detailed illustration, FIG. 6b, of a discharge vessel 30, in which the seal is realized by a capillary. There are four fins 31 evenly distributed around the circumference. Each fin 31 has an initial wall thickness Wl in the area of the front root point WV. The wall thickness of the fin 31 tapers rearwardly to a wall thickness W2, which is only 40 to 80% of the wall thickness Wl. The upper edge 32 of the fin is slightly bevelled.
Würde man statt der flossenartige Struktur eine ringartige Struktur verwenden, wäre zwar der Kühleffekt auf der Oberflächenzone des Brennergefäßes gleichmäßiger, aber die abstrahlende Oberfläche wäre relativ gesehen erheb- lieh kleiner und eine Kombination mit einer Zündhilfe wäre dann nicht sinnvoll. Eine Zündhilfe wäre bei einer ringartigen Struktur eher hinderlich.If one were to use a ring-like structure instead of the fin-like structure, the cooling effect on the surface zone of the burner vessel would be more uniform, but the radiating surface would be considerably lower in relative terms, and a combination with a starting aid would not make sense. An ignition aid would be a hindrance in a ring-like structure rather.
Bevorzugt beträgt die radiale Höhe LR der plattenartigen Flosse 11 mindestens 50 % der Differenz zwischen Kapilla- re und maximalem Außenradius des Mittenbereichs des Entladungsgefäßes .Preferably, the radial height LR of the plate-like fin 11 is at least 50% of the difference between capillary fin. Re and maximum outer radius of the central region of the discharge vessel.
Dabei sollte der Abstand zwischen den Flossen bevorzugt mindestens dem Drei- bis Fünffachen der mittleren Wand- stärke entsprechen. Die mittlere Wandstärke WM einer Flosse sollte insbesondere maximal 1/10 des Umfangs betragen, bezogen auf den maximalen Außenradius des Entladungsgefäßes. Dies soll sicherstellen, dass die Abstrahlung der einen Flosse nicht die nächstliegende Flos- se aufheizt.The distance between the fins should preferably be at least three to five times the mean wall thickness. The average wall thickness WM of a fin should in particular be at most 1/10 of the circumference, based on the maximum outer radius of the discharge vessel. This is to ensure that the radiation of one fin does not heat up the nearest fin.
Im Falle einer axial variablen Wandstärke ist trotzdem eine mittlere Wandstärke definiert. Beispielsweise gilt im Fall der Figur 6 WM = (Wl+W2)/2.In the case of an axially variable wall thickness, however, an average wall thickness is defined. For example, in the case of FIG. 6, WM = (Wl + W2) / 2.
Die Flossen sind in aller Regel plattenartig, da sie dann am einfachsten herstellbar sind. Es sind jedoch kompliziertere Strukturen der Flosse nicht ausgeschlossen. Die Flossen sind im wesentlichen plattenartig gestaltet sind mit einer axialen Länge LF = LA+ LH und mit einer maximalen Höhe LR. Sie können insbesondere auch terrassenartig abgestuft sein mit unterschiedlichen Höhen LR von Teilabschnitten .The fins are usually plate-like, since they are the easiest to produce. However, more complicated structures of the fin are not excluded. The fins are designed substantially plate-like with an axial length LF = LA + LH and with a maximum height LR. In particular, they can also be terraced with different heights LR of subsections.
Wesentliche Merkmale der Erfindung in Form einer numerierten Aufzählung sind:Essential features of the invention in the form of a numbered list are:
1. Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen längs- gestreckten Entladungsgefäß mit einer Achse und mit einem zentralen Mittenteil und zwei sich verjüngenden Enden und einer Achse, wobei die Enden durch Abdichtungen, die bevorzugt als Kapillaren ausgeführt sind, verschlossen sind, wobei Elektrodensysteme in den Ab- dichtungen verankert sind, wobei eine Füllung, die Metallhalogenide enthält, im Entladungsgefäß untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem sich verjüngenden Ende eine aus mindestens drei Flossen bestehende flossenartige Struktur sitzt, die einen Ansatz mit einem vorderen Wurzelpunkt direkt am Entladungsgefäß besitzt und mit einem hinteren Wurzelpunkt, von dem aus sich eine Hinterschnei- dung in Richtung der Abdichtung erstreckt, wobei die axiale Länge des Ansatzes LA gewählt ist und wobei die axiale Länge LH der Hinterschneidung mindestens 30% von LA beträgt.A high pressure discharge lamp comprising a ceramic longitudinally extending discharge vessel having an axis and having a central center portion and two tapered ends and an axis, the ends being closed by seals, which are preferably made as capillaries, electrode systems being used in the discharge. Seals are anchored, wherein a filling containing metal halides, housed in the discharge vessel, characterized in that at least one tapered end of a finned structure consisting of at least three fins sits, which has a neck with a front root point directly on the discharge vessel and a rear root point from which an undercut extends in the direction of the seal, wherein the axial length of the lug LA is selected and wherein the axial length LH of the undercut is at least 30% of LA.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Flossen im wesentlichen plat- tenartig gestaltet sind mit einer axialen Länge LF = LA+ LH und mit einer maximalen Höhe LR.2. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that the fins are designed substantially plate- tenartig with an axial length LF = LA + LH and with a maximum height LR.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die axiale Länge LH 80% bis 180% von LA beträgt.3. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that the axial length LH is 80% to 180% of LA.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Elektrodensystem einen Schaft und eine Durchführung aufweist, wobei der Schaft über eine Länge ET bis in die Kapillare reicht, wobei zwischen Schaft und Kapillare ein Spalt verbleibt und wobei der hintere Wurzelpunkt im Bereich der Länge ET liegt .4. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that the electrode system has a shaft and a passage, wherein the shaft extends over a length ET to the capillary, wherein between the shaft and capillary a gap remains and wherein the rear root point in the area the length ET is.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass der hintere Wurzelpunkt im hinteren Drittel der Länge ET liegt. 6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass am Entladungsgefäß eine Zündhilfe angebracht ist, die lokal an einem Elektrodensystem eine hohe zur Zündung ausreichende elektrische FeId- stärke erzeugt.5. High-pressure discharge lamp according to claim 4, character- ized in that the rear root point is located in the rear third of the length ET. 6. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that a discharge aid is attached to the discharge vessel, which generates a high electrical ignition strength sufficient locally for ignition on a local electrode system.
7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Zündstrich ist, der sich axial außen am Entladungsgefäß erstreckt und in der unmittelbaren Nähe des hinteren Wurzelpunktes endet.7. High-pressure discharge lamp according to claim 6, character- ized in that the starting aid is a Zündstrich, which extends axially outside the discharge vessel and ends in the immediate vicinity of the rear root point.
8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Zündhilfsdraht ist, der eine Schlaufe bildet, die in der Hinter- schneidung fixiert ist. 8. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that the ignition aid is a Zündhilfsdraht forming a loop which is fixed in the undercut.

Claims

Ansprüche claims
1. Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen längsgestreckten Entladungsgefäß mit einer Achse und mit einem zentralen Mittenteil und zwei sich verjüngenden Enden und einer Achse, wobei die Enden durch Abdich- tungen, die bevorzugt als Kapillaren ausgeführt sind, verschlossen sind, wobei Elektrodensysteme in den Abdichtungen verankert sind, wobei eine Füllung, die Metallhalogenide enthält, im Entladungsgefäß untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass an mindes- tens einem sich verjüngenden Ende eine aus mindestens drei Flossen bestehende flossenartige Struktur sitzt, die einen Ansatz mit einem vorderen Wurzelpunkt direkt am Entladungsgefäß besitzt und mit einem hinteren Wurzelpunkt, von dem aus sich eine Hinterschnei- düng in Richtung der Abdichtung erstreckt, wobei die axiale Länge des Ansatzes LA gewählt ist und wobei die axiale Länge LH der Hinterschneidung mindestens 30% von LA beträgt.A high pressure discharge lamp comprising a ceramic elongated discharge vessel having an axis and a center central portion and two tapered ends and an axis, the ends being sealed by seals, preferably capillaries, with electrode systems anchored in the seals , wherein a filling containing metal halides, is housed in the discharge vessel, characterized in that at least one tapered end of a consisting of at least three fins fin-like structure sits, which has a neck with a front root point directly on the discharge vessel and with a rear root point, from which an undercut extends in the direction of the seal, wherein the axial length of the lug LA is selected and wherein the axial length LH of the undercut is at least 30% of LA.
2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Flossen im wesentlichen plattenartig gestaltet sind mit einer axialen Länge LF = LA+ LH und mit einer maximalen Höhe LR.2. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that the fins are designed substantially plate-like with an axial length LF = LA + LH and with a maximum height LR.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die axiale Länge LH 80% bis 180% von LA beträgt.3. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that the axial length LH is 80% to 180% of LA.
4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Elektrodensystem einen Schaft und eine Durchführung aufweist, wobei der Schaft über eine Länge ET bis in die Kapillare reicht, wobei zwischen Schaft und Kapillare ein Spalt verbleibt und wobei der hintere Wurzelpunkt im Bereich der Länge ET liegt .4. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that the electrode system has a shaft and a passage, wherein the shaft via a length ET extends into the capillary, wherein between the shaft and capillary a gap remains and wherein the rear root point is in the range of the length ET.
5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass der hintere Wurzelpunkt im hinteren Drittel der Länge ET liegt.5. High-pressure discharge lamp according to claim 4, character- ized in that the rear root point is located in the rear third of the length ET.
6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Entladungsgefäß eine Zündhilfe angebracht ist, die lokal an einem Elektrodensystem eine hohe zur Zündung ausreichende elektrische Feldstärke erzeugt.6. High-pressure discharge lamp according to claim 1, characterized in that a discharge aid is attached to the discharge vessel, which generates a high sufficient for ignition electric field strength locally on an electrode system.
7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 6, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Zündstrich ist, der sich axial außen am Entladungsgefäß erstreckt und in der unmittelbaren Nähe des hinteren Wurzelpunktes endet .7. High-pressure discharge lamp according to claim 6, character- ized in that the starting aid is a Zündstrich, which extends axially outside the discharge vessel and ends in the immediate vicinity of the rear root point.
8. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zündhilfe ein Zündhilfsdraht ist, der eine Schlaufe bildet, die in der Hinter- schneidung fixiert ist. 8. High-pressure discharge lamp according to claim 1, character- ized in that the ignition aid is a Zündhilfsdraht forming a loop which is fixed in the undercut.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8659225B2 (en) * 2011-10-18 2014-02-25 General Electric Company High intensity discharge lamp with crown and foil ignition aid
US8766518B2 (en) 2011-07-08 2014-07-01 General Electric Company High intensity discharge lamp with ignition aid
US9775226B1 (en) * 2013-03-29 2017-09-26 Kla-Tencor Corporation Method and system for generating a light-sustained plasma in a flanged transmission element

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4970431A (en) * 1987-11-03 1990-11-13 U.S. Philips Corporation High-pressure sodium discharge lamp with fins radially extending from the discharge vessel for controlling the wall temperature of the discharge vessel
KR100268722B1 (en) * 1993-08-21 2000-10-16 김순택 High pressure discharge light
JPH08250071A (en) * 1995-03-14 1996-09-27 Ushio Inc Lamp and light source device
JP3189661B2 (en) * 1996-02-05 2001-07-16 ウシオ電機株式会社 Light source device
DE19901987A1 (en) 1999-01-20 2000-07-27 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Metal halide lamp, especially a mercury-free high pressure metal halide lamp, has an external electrically conductive starter aid for non-uniform electric field strength application to a lamp electrode
DE19911727A1 (en) 1999-03-16 2000-09-21 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh High pressure sodium lamp with ignition aid
JP2002151005A (en) * 2000-11-14 2002-05-24 Ushio Inc Discharge lamp
DE102004004829A1 (en) 2004-01-30 2005-08-18 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Operating method, electronic ballast and system for resonant operation of high pressure lamps in longitudinal mode
DE102006002261A1 (en) * 2006-01-17 2007-07-19 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH High pressure discharge lamp
US8129890B2 (en) * 2007-05-04 2012-03-06 Osram Ag High-pressure discharge lamp having a starting aid
US7852004B2 (en) * 2007-06-06 2010-12-14 General Electric Company Ignition aid and fitting shroud for discharge lamp
DE102007045079A1 (en) * 2007-09-21 2009-04-02 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung High pressure discharge lamp

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010149458A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102804330A (en) 2012-11-28
US20120146497A1 (en) 2012-06-14
DE102009029867A1 (en) 2010-12-23
WO2010149458A1 (en) 2010-12-29
JP2012531022A (en) 2012-12-06

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