NL1021541C1

NL1021541C1 - Discharge tube of quartz for an halogen metal va pour lamp, comprises central discharge chamber filled with metal halogen and structure that limits temperature difference

Info

Publication number: NL1021541C1
Application number: NL1021541A
Authority: NL
Inventors: Zeya Krasko; William Koenigsberg; Joseph V Lima; Gregory Zaslavsky; Miguel Galvaz
Original assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-03-29

Abstract

The quartz tube (2) of the bulb is formed to create a central discharge chamber (5) that is filled with a metal halogen. Set into the end sections on both sides of the chamber are electrodes (7). Molybdenum plates (11) set into the ends are coupled to connecting wires. The symmetrical structure ensures that the maximum difference between maximum and minimum temperature profiles is 30 degrees.

Description

I 1I 1

Kwartslichtboogbuis voor een metaalhalidelamp en werkwijze voor het maken hiervan TECHNISCH GEBIED 5Quartz arc tube for a metal halide lamp and method for making it TECHNICAL FIELD 5

Deze uitvinding heeft betrekking op lichtboogbuizen die gebruikt worden in me-taalhalideontladingslampen. Meer in het bijzonder heeft deze uitvinding betrekking op cilindrische kwartslichtboogbuizen voor metaalhalidelampen.This invention relates to arc tubes used in metal halide discharge lamps. More particularly, this invention relates to cylindrical quartz arc tubes for metal halide lamps.

10 ACHTERGROND VAN DE UITVINDINGBACKGROUND OF THE INVENTION

Lage-watt-metaalhalidelampen (35-150 watt) zijn potentiële kandidaten om gloeilampen in de algemene verlichting en commerciële displaytoepassingen te vervangen, omdat ze een hogere werkzaamheid en een langere levensduur bieden. Echter, in 15 vergelijking tot gloeilampen vertonen lage-watt-metaalhalidelampen vaak een inferieure kleurweergave en variabele (lamp-tot-lamp) kleurconsistentie. Daarom worden alternatieve ontwerpbenaderingen gezocht om de kleurdeficiënties aan te pakken, zonder de hoge werkzaamheid en de lange levensduur op te offeren.Low-watt metal halide lamps (35-150 watts) are potential candidates to replace incandescent lamps in general lighting and commercial display applications, because they offer higher efficacy and longer life. However, compared to incandescent lamps, low-watt metal halide lamps often exhibit inferior color rendering and variable (lamp-to-lamp) color consistency. That is why alternative design approaches are being sought to address color deficiencies, without sacrificing high efficacy and longevity.

In commerciële metaalhalidelampen wordt de lichtboogbuis gemaakt van een 20 gedeelte van een kwartsbuis. Elk einde van de kwartsbuis wordt geklemd tussen een paar tegenoverliggende klemplaten teneinde een gasdichte verzegeling om een elektro-deconstructie heen te vormen, terwijl het kwarts in een door warmte zacht gemaakte toestand is. Als gevolg van dit klemverzegelingsproces raken de uiteinden enigszins vervormd en afgerond tussen het cilindrische hoofdlichaam van de lichtboogbuis en het 25 afgevlakte drukverzegelingsoppervlak. De gebogen vorm van deze holten aan de uiteinden kan variëren met de diameter en de wanddikte van de oorspronkelijke kwartsbuis, de warmteconcentratie gedurende het bewerken, en de druk van het ingesloten inerte gas gedurende het drukken.In commercial metal halide lamps, the arc tube is made from a portion of a quartz tube. Each end of the quartz tube is clamped between a pair of opposed clamping plates to form a gas-tight seal around an electro-deconstruction while the quartz is in a heat-softened state. As a result of this clamp sealing process, the ends become somewhat deformed and rounded between the cylindrical main body of the arc tube and the flattened pressure sealing surface. The curved shape of these cavities at the ends can vary with the diameter and wall thickness of the original quartz tube, the heat concentration during processing, and the pressure of the enclosed inert gas during printing.

De fotometrische gedragsparameters van metaalhalidelampen zijn afhankelijk 30 van de partiële drukken van de ingesloten metaalhalidezouten. Hun dampdrukken worden primair geregeld door de temperatuur van de kwartslichtboogbuis in het gebied waar de metaalhalidedamp condenseert. Deze zone is over het algemeen geplaatst in het laagste gedeelte van de kwartslichtboogbuis vanwege de zwaartekracht en interne 1 n 9 1 s a 1 i gaovuiivwviiwjui/um, l/v ivmpviaiuui vaii uv^v lv^viuuuuuv ivvuuv luiiv uiviu uuvg genoeg te zijn om te voorzien in voldoende verdamping van de stralende metaalhalide-soorten. Echter, de temperatuur kan niet te hoog zijn omdat anders de lange levensduur van de kwartslichtboogbuis verkort zal worden vanwege chemische reacties met de 5 wand of ontglazing van het kwarts. Daarom is een vrijwel uniforme wandtemperatuur-verdeling (die voor kwarts niet boven ongeveer 900°C komt) wenselijk voor een bruikbare levensduur van meer dan ongeveer 6000 uur. De wandtemperatuur van 900°C is hoog genoeg voor het verdampen van veel metaalhalidezouten en laag genoeg om een bruikbare levensduur van de kwartslichtboogbuis te realiseren. In het geval van lampen 10 die kwartslichtboogbuizen gebruiken, wordt de lamplevensduur kenmerkend gereduceerd met een factor twee voor elke 50°C toename boven 900°C.The photometric behavior parameters of metal halide lamps are dependent on the partial pressures of the enclosed metal halide salts. Their vapor pressures are primarily controlled by the temperature of the quartz light arc tube in the area where the metal halide vapor condenses. This zone is generally placed in the lower part of the quartz arc tube because of gravity and internal 1 n 9 1 sa 1 i gaovuiivwviiwjui / um, l / v ivmpviaiuui vaii uv ^ v lv ^ viuuuuuv ivvuuv luiiv uiviu uuvg enough to be too provide sufficient evaporation of the radiant metal halide species. However, the temperature cannot be too high because otherwise the long lifespan of the quartz light arc tube will be shortened due to chemical reactions with the wall or vitrification of the quartz. Therefore, a virtually uniform wall temperature distribution (which does not exceed about 900 ° C for quartz) is desirable for a useful life of more than about 6,000 hours. The wall temperature of 900 ° C is high enough for the evaporation of many metal halide salts and low enough to realize a useful life for the quartz arc tube. In the case of lamps 10 using quartz arc tubes, the lamp life is typically reduced by a factor of two for every 50 ° C increase above 900 ° C.

Een van de bekende middelen voor het realiseren van een meer uniforme wand-temperatuurverdeling is het toepassen van een warmteconserverende coating, zoals zirkoniumoxide, aan het buitenoppervlak van de holten aan de uiteinden van de 15 kwartslichtboogbuis. De meeste gebruikelijke metaalhalidelampen gebruiken deze warmteconserverende coating op één of beide uiteinden van de lichtboogbuis. Naast dat het een extra kostencomponent is, is de coating zelf een significante bron van variabi-liteiten in het fotometrische gedrag van zulke lampen, vanwege intrinsieke lamp-tot-lamp variaties in de coatinghoogte, adhesie-eigenschappen, en zijn neiging om te ont-20 kleuren.One of the known means for achieving a more uniform wall temperature distribution is the use of a heat-preserving coating, such as zirconium oxide, on the outer surface of the cavities at the ends of the quartz light arc tube. Most common metal halide lamps use this heat-preserving coating on one or both ends of the arc tube. In addition to being an additional cost component, the coating itself is a significant source of variability in the photometric behavior of such lamps, due to intrinsic lamp-to-lamp variations in coating height, adhesion properties, and its tendency to develop. 20 colors.

Een meer effectieve maar meer kostbare manier voor het verkrijgen van een bijna uniforme wandtemperatuurverdeling is het vormen van ontladingsvaten in elliptische of peervormige lichamen voor verticaal werkende lampen of gekromde buizen voor horizontale werking. Echter, deze methode voorziet niet in het algemeen voor universele 25 werking van de lamp (dat betekent een lamp die arbitrair georiënteerd is met betrekking tot de zwaartekracht), en vereist tijdrovende glasbewerkingsstappen die niet nodig zijn voor lichtboogbuizen met een recht buisvormig lichaam.A more effective but more expensive way of achieving an almost uniform wall temperature distribution is to form discharge vessels in elliptical or pear-shaped bodies for vertically operating lamps or curved tubes for horizontal operation. However, this method does not generally provide for universal operation of the lamp (that is, a lamp that is arbitrarily oriented with respect to gravity), and requires time-consuming glass processing steps that are not required for arc tubes with a straight tubular body.

λλ

Hoge lichtboogbelading (W/cm) en wandbelading (W/cm ) zijn cruciaal voor een verbeterd gedrag van lage-watt-metaalhalidelampen. Kenmerkend is voor 35 W tot 30 150 W kwartslichaamlichtboogbuizen met conventioneel ontwerp de gemiddelde elek- trische wandbelading niet meer dan 20 W/cm (of 100 W/cm lichtboogbelading) om zo een werkzame levensduur groter dan ongeveer 6000 uur te verkrijgen. Deze empirisch bepaalde limieten zijn het gevolg van het feit dat bij verhoogde lading de temperaturen 1091*41 3 op de lichtboogbuiswand te hoog worden voor kwarts om gedurende de gewenste levensduur te overleven. Om binnen deze beladingslimieten te blijven, hebben lampont-werpers de afmetingen van de lichtboogkamer en de vorm aangepast, in het bijzonder de elektrode-insteeklengte, de lampholtelengte, en de lampdiameter van lichtboogbui-5 zen met een elliptisch of ellipsoïdaal ontwerp. Een extra beheersing van de tempera-tuurverdelingen en -niveaus in metaalhalidelampen is toegepast door veranderingen in de chemie van de lichtboogbuisvulling.High arc load (W / cm) and wall load (W / cm) are crucial for improved behavior of low-watt metal halide lamps. Typically for 35 W to 30 150 W quartz body light arc tubes with conventional design, the average electrical wall load is no more than 20 W / cm (or 100 W / cm light arc load) so as to achieve an effective life of more than about 6,000 hours. These empirically determined limits are due to the fact that with increased charge the temperatures on the arc tube wall become too high for quartz to survive for the desired lifetime. To remain within these loading limits, lamp designers have adjusted the dimensions of the arc chamber and the shape, in particular the electrode insertion length, the lamp cavity length, and the lamp diameter of arc tubes with an elliptical or ellipsoidal design. An additional control of the temperature distributions and levels in metal halide lamps has been applied due to changes in the chemistry of the arc tube filling.

Cilindrische kwartslichtboogbuizen met gematigde lage wandbeladingen (10-13 W/cm2) werden in vroegere tijd (1960's) van de metaalhalidelampontwikkeling ver-10 worpen, omdat zij niet voorzagen in een voldoende efficiëntie van de lage-watt-lampen. Vrijwel symmetrische longitudinale buitenoppervlaktemperatuurprofielen zijn bereikt met keramische lichtboogbuizen die een recht circulaire cilindrische vorm hebben, bijvoorbeeld, de US-octrooischriften 5.424.609 en 5.751.111. Echter, de bedrijfstempera-turen van keramische lichtboogbuizen is kenmerkend boven 975°C, hetgeen ver boven 15 de 900°C limiet voor kwartslichtboogbuizen ligt.Cylindrical quartz arc tubes with moderately low wall loads (10-13 W / cm 2) were rejected in earlier times (1960's) of metal halide lamp development because they did not provide sufficient efficiency of the low watt lamps. Virtually symmetrical longitudinal outer surface temperature profiles have been achieved with ceramic arc tubes having a straight circular cylindrical shape, for example, U.S. Pat. Nos. 5,424,609 and 5,751,111. However, the operating temperatures of ceramic arc tubes are typically above 975 ° C, which is well above the 900 ° C limit for quartz light arc tubes.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDINGSUMMARY OF THE INVENTION

Het is een doel van de uitvinding om de nadelen van de stand der techniek te on-20 dervangen.It is an object of the invention to obviate the drawbacks of the prior art.

Het is een ander doel van de uitvinding om te voorzien in een kwartslichtboog-buis voor een metaalhalidelamp, die in werking kan zijn bij hoge gemiddelde wandbeladingen, zonder een maximum oppervlaktetemperatuur van de ontladingskamer van ongeveer 900°C te overschrijden.It is another object of the invention to provide a quartz light arc tube for a metal halide lamp which can be operated at high average wall loads without exceeding a maximum surface temperature of the discharge chamber of about 900 ° C.

25 Het is nog een ander doel van de uitvinding om te voorzien in een kwartslicht- boogbuis voor een metaalhalidelamp, die een vrijwel symmetrisch longitudinaal opper-vlaktemperatuurprofiel heeft, wanneer deze in werking is bij een stabiele thermische toestand.It is yet another object of the invention to provide a quartz light arc tube for a metal halide lamp which has a substantially symmetrical longitudinal surface temperature profile when operating at a stable thermal state.

Het is nog een ander doel van de uitvinding om te voorzien in een methode voor 30 het maken van kwartslichtboogbuizen voor metaalhalidelampen die deze gewenste eigenschappen hebben.It is yet another object of the invention to provide a method for making quartz light arc tubes for metal halide lamps which have these desired properties.

In overeenstemming met een doel van de uitvinding wordt er voorzien in een kwartslichtboogbuis voor een metaalhalidelamp die een kwartslichaam omvat, dat een 4 Λ O 4 C k 1 ontladingskamer die een metaalhalidevulling heeft omsluit, waarbij de ontladingskamer in essentie de vorm heeft van een rechte circulaire cilinder en tegenover elkaar liggende elektroden omvat, de ontladingskamer een vrijwel symmetrisch longitudinaal opper-vlaktetemperatuurprofiel bezit tijdens bedrijf in een stabiele thermische toestand, waar-5 bij het verschil tussen de maximum en de minimum temperaturen van het profiel minder is dan ongeveer 30°C, en de maximum temperatuur van het profiel minder is dan ongeveer 900°C.In accordance with an object of the invention, there is provided a quartz light arc tube for a metal halide lamp comprising a quartz body that encloses a 4 Λ O 4 C k 1 discharge chamber that has a metal halide filling, the discharge chamber being essentially in the form of a straight circular cylinder and opposed electrodes, the discharge chamber has a substantially symmetrical longitudinal surface temperature profile during operation in a stable thermal state, the difference between the maximum and minimum temperatures of the profile being less than about 30 ° C, and the maximum temperature of the profile is less than about 900 ° C.

In overeenstemming met een ander doel van de uitvinding wordt er voorzien in een kwartslichtboogbuis voor een metaalhalidelamp, die een kwartslichaam omvat, dat 10 een ontladingskamer omsluit die een metaalhalidevulling heeft, waarbij de ontladingskamer in essentie de vorm heeft van een rechte circulaire cilinder en tegenover elkaar liggende elektroden omvat, waarbij de tegenover elkaar liggende elektroden geplaatst zijn aan elk uiteinde van de ontladingskamer en coaxiaal zijn met de as van de kamer, waarbij de afstand tussen de tegenover elkaar liggende elektroden een lichtbooglengte 15 definieert, waarbij de binnendiameter van de ontladingskamer in centimeters ongeveer gelijk is aan [(l+P/50)l/2-l], waarbij P het toegevoerde vermogen in watt is, en waarbij de verhouding van de lichtbooglengte tot de binnendiameter ongeveer één is.In accordance with another object of the invention, there is provided a quartz light arc tube for a metal halide lamp, which comprises a quartz body enclosing a discharge chamber having a metal halide filling, the discharge chamber being essentially in the form of a straight circular cylinder and facing each other includes electrodes, the opposing electrodes being disposed at each end of the discharge chamber and coaxial with the axis of the chamber, the distance between the opposing electrodes defining an arc length, the inner diameter of the discharge chamber being in centimeters is approximately equal to [(1 + P / 50) 1/2-1], where P is the power supplied in watts, and wherein the ratio of the arc length to the inner diameter is approximately one.

In overeenstemming met nog een ander doel van de uitvinding wordt er voorzien in een werkwijze voor het maken van een kwartslichtboogbuis voor een metaalhalide-20 lamp, waarbij de kwartslichtboogbuis een kwartslichaam heeft dat een ontladingskamer omsluit die een metaalhalidevulling heeft, waarbij de ontladingskamer in essentie de vorm heeft van een rechte circulaire cilinder en tegenover elkaar liggende elektroden omvat, waarbij de tegenover elkaar liggende elektroden geplaatst zijn aan elk uiteinde van de ontladingskamer en coaxiaal zijn met de as van de kamer, waarbij de afstand 25 tussen de tegenover elkaar liggende elektroden een lichtbooglengte definieert, waarbij de ontladingskamer een doorboringspunt heeft waar elke corresponderende elektrode de ontladingskamer binnenkomt, waarbij de afstand tussen het doorboringspunt en het einde van de corresponderende elektrode binnen de ontladingskamer een elektrode-in-steeklengte definieert, waarbij de lichtboogbuis indien in bedrijf in een stabiele thermi-30 sche toestand een longitudinaal oppervlaktemperatuurprofiel heeft, en waarbij de werkwijze de stappen omvat van: 1 02 1 5 4 1 5 a) het kiezen van een lichtbooglengte en een binnendiameter voor de ontladings-kamer waarbij de binnendiameter in centimeters groter is dan [(l+P/50)1/2-l], waarbij P het toegevoerde vermogen in watt is, en waarbij de verhouding van de lichtbooglengte tot de binnendiameter ongeveer één is; 5 b) het vormen van de lichtboogbuis; c) het laten werken van de lichtboogbuis bij een voorbepaalde gemiddelde wand-belading om een stabiele thermische toestand te verkrijgen; 10 d) het meten van een longitudinaal oppervlaktetemperatuurprofiel van de ontla-dingskamer om een maximum temperatuur en een minimum temperatuur te verkrijgen; e) het herhalen van de stappen b) tot d), terwijl met elke iteratie de binnendiame-15 ter van de ontladingskamer incrementeel wordt verminderd tot de maximum temperatuur van het longitudinaal oppervlaktetemperatuurprofiel halverwege de uiteinden van de ontladingskamer is; en f) het herhalen van de stappen b) tot d), terwijl met elke iteratie de elektrode-in-20 steeklengte incrementeel wordt gevarieerd totdat het verschil tussen de minimum temperatuur en de maximum temperatuur van het profiel wordt geminimaliseerd zonder dat het ertoe leidt dat de maximum temperatuur 900°C overschrijdt.In accordance with yet another object of the invention, there is provided a method for making a quartz arc tube for a metal halide lamp, the quartz light arc tube having a quartz body enclosing a discharge chamber having a metal halide filling, the discharge chamber essentially comprising the discharge chamber. has the shape of a straight circular cylinder and comprises opposed electrodes, the opposed electrodes being located at each end of the discharge chamber and coaxial with the axis of the chamber, the distance between the opposing electrodes being an arc length defines, wherein the discharge chamber has a piercing point where each corresponding electrode enters the discharge chamber, the distance between the piercing point and the end of the corresponding electrode within the discharge chamber defining an electrode insertion length, the arc tube when operating in a n stable thermal state has a longitudinal surface temperature profile, and wherein the method comprises the steps of: a) selecting an arc length and an inner diameter for the discharge chamber, the inner diameter being larger in centimeters then [(1 + P / 50) 1/2-1], where P is the power supplied in watts, and wherein the ratio of the arc length to the inner diameter is approximately one; B) forming the arc tube; c) operating the arc tube at a predetermined average wall load to achieve a stable thermal state; D) measuring a longitudinal surface temperature profile of the discharge chamber to obtain a maximum temperature and a minimum temperature; e) repeating steps b) to d), while with each iteration the inside diameter of the discharge chamber is incrementally reduced to the maximum temperature of the longitudinal surface temperature profile halfway the ends of the discharge chamber; and f) repeating steps b) to d), while with each iteration the electrode-in-stitch length is incrementally varied until the difference between the minimum temperature and the maximum temperature of the profile is minimized without it leading to the maximum temperature exceeds 900 ° C.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN 25BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS 25

Fig. 1 is een grafische weergave van koude en hete plaats temperaturen van een in werking zijnde kwartslichtboogbuis van de uitvinding als functie van de wandbela-ding.FIG. 1 is a graphical representation of cold and hot site temperatures of an operating quartz arc tube of the invention as a function of the wall load.

Fig. 2 is een diagram van een kwartslichtboogbuis van deze uitvinding.FIG. 2 is a diagram of a quartz light arc tube of the present invention.

30 Fig. 3 is een oppervlaktetemperatuurprofiel van een in werking zijnde kwarts lichtboogbuis van deze uitvinding.FIG. 3 is a surface temperature profile of an operating quartz arc tube of the present invention.

Fig. 4 is een oppervlaktetemperatuurprofiel van een in werking zijnde kwartslichtboogbuis uit de stand der techniek.FIG. 4 is a surface temperature profile of an operating quartz arc tube of the prior art.

1 n?15 4 11 n? 15 4 1

BESCHRIJVING VAN DE VOORKEURSUITVOERINGENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Voor een beter begrip van de onderhavige uitvinding, samen met andere en ver-5 dere doelen, voordelen en capaciteiten daarvan, wordt verwezen naar de volgende openbaarmaking en de bijgevoegde conclusies, in onderlinge verbinding genomen met de hierboven beschreven tekeningen.For a better understanding of the present invention, together with other and further objects, advantages and capacities thereof, reference is made to the following disclosure and the appended claims, taken in conjunction with the drawings described above.

Voor kwartslichtboogbuizen die gebruikt worden in metaalhalidelampen, en in het bijzonder lage-watt-metaalhalidelampen, hebben wij ontdekt dat een cilindrische 10 ontladingskamer die een specifieke geometrie en diameter heeft, een onverwacht thermisch gedrag en fotometrische voordelen vertoont, die het mogelijk maken dat metaalhalidelampen succesvol werken bij hoge gemiddelde wandbeladingen van ongeveer 25 tot ongeveer 40 W/cm2, zonder het overschrijden van de maximum toegestane wand-temperatuur van ongeveer 900°C van de lichtboogkamer. Meer in het bijzonder heeft de 15 ontladingskamer van de kwartslichtboogbuis van deze uitvinding substantieel de vorm van een rechte circulaire cilinder. Na het bereiken van een stabiele thermische toestand bij bedrijf, vertonen de kwartslichtboogbuizen van deze uitvinding een substantieel symmetrisch en bijna isotherm longitudinaal oppervlaktemperatuurprofiel, indien gezien langs de as van de ontladingskamer, zonder de maximaal toegestane temperatuur 20 van ongeveer 900°C te overschrijden. Zoals hierin omschreven, wordt het longitudinale oppervlaktetemperatuurprofiel bepaald langs de as van het vatgedeelte van de cilindrische ontladingskamer, nadat de ontladingsbuis in werking een stabiele thermische toestand heeft bereikt. Bij voorkeur zijn de verschillen tussen de maximum en de minimum temperaturen van het profiel minder dan ongeveer 30°C, en meer bij voorkeur 25 minder dan ongeveer 20°C. Bovendien vertonen de functionerende lichtboogbuizen een hoge werkzaamheid, een goede kleurweergave (bij voorkeur een CRI groter dan ongeveer 80), en een verbeterde kleurbeheersing voor universele werking. Een extra voordeel van de cilindrische lichtboogbuis volgens de onderhavige uitvinding is dat de lak van de uiteinden die doorgaans wordt gebruikt om warmteverlies te verminderen van 30 de holtes bij de uiteinden van de lichtboogbuizen uit de stand der techniek, niet nodig is. Dit productie- en economisch voordeel is een direct gevolg van de geometrisch veroorzaakte reductie van de temperatuurgradiënt langs het buitenoppervlak van de ontladingskamer.For quartz light arc tubes used in metal halide lamps, and in particular low watt metal halide lamps, we have discovered that a cylindrical discharge chamber having a specific geometry and diameter exhibits unexpected thermal behavior and photometric advantages that allow metal halide lamps to be successfully operate at high average wall loads of about 25 to about 40 W / cm 2, without exceeding the maximum permissible wall temperature of about 900 ° C for the arc chamber. More in particular, the discharge chamber of the quartz light arc tube of this invention is substantially in the form of a straight circular cylinder. After achieving a stable thermal state during operation, the quartz light arc tubes of this invention exhibit a substantially symmetrical and almost isothermal longitudinal surface temperature profile when viewed along the axis of the discharge chamber, without exceeding the maximum allowable temperature of about 900 ° C. As described herein, the longitudinal surface temperature profile is determined along the axis of the vessel portion of the cylindrical discharge chamber after the discharge tube has reached a stable thermal state during operation. Preferably, the differences between the maximum and minimum temperatures of the profile are less than about 30 ° C, and more preferably less than about 20 ° C. In addition, the functioning arc tubes exhibit high efficacy, good color rendering (preferably a CRI greater than about 80), and improved color control for universal operation. An additional advantage of the cylindrical arc tube according to the present invention is that the lacquer of the ends that is usually used to reduce heat loss from the cavities at the ends of the arc tubes of the prior art is not necessary. This production and economic advantage is a direct consequence of the geometrically caused reduction of the temperature gradient along the outer surface of the discharge chamber.

1 02 1 5 4 1_ 71 02 1 5 4 1_ 7

Centraal in het ontwerp van de cilindrische kwartslichtboogbuis is de specificatie van de diameter van het vatgedeelte van de ontladingskamer. Deze moet voldoende klein gekozen worden zodat de warmtetransfer van de plasmalichtboog naar de kamerwand door gasconvectie substantieel wordt verminderd in vergelijking met die van 5 kwartslichtboogbuizen met een traditioneel ontwerp. Vervulling van deze voorwaarde kan worden verzekerd door het meten van de stabiele temperatuurverdeling op het oppervlak van de buitenwand van een verticaal in werking zijnde cilindrische kwartslichtboogbuis. Indien de diameter te groot is, zal de maximum temperatuur op de buitenwand van de cilindrische kamer voorkomen in de buurt van het boveneinde van het 10 cilindrische vatgedeelte, vanwege substantieel convectief warmtetransport van de plasmalichtboog naar de wand. Als gevolg daarvan zal het longitudinale oppervlakte-temperatuurprofiel van de ontladingskamer geen centrale (spiegelvlak) symmetrie vertonen. Deze asymmetrische thermische karakteristiek geeft aan dat warmtetransfer van de lichtboog naar de wand binnen de cilindrische ontladingskamer wordt gedomineerd 15 door gasconvectie. Wanneer de diameter van de cilindrische ontladingskamer wordt verminderd, verplaatst de locatie van het maximum van de kamerwandtemperatuur zich naar het middelste gebied van het vatgedeelte, hetgeen een overgang aangeeft van warmtetransfer die wordt gedomineerd door gasconvectie naar één die wordt gedomineerd door thermische conductie. Dit is een gevolg van de bijkomende reductie van de 20 snelheid van de hete gas convectie binnen de lichtboogbuis. Wanneer dit zich voordoet, zal het longitudinale oppervlaktetemperatuurprofiel van de ontladingskamer een hoge mate van centrale symmetrie vertonen.Central to the design of the cylindrical quartz arc tube is the specification of the diameter of the vessel portion of the discharge chamber. This must be chosen to be sufficiently small so that the heat transfer from the plasma arc to the chamber wall is substantially reduced by gas convection compared to that of 5 quartz arc tubes with a traditional design. Fulfillment of this condition can be ensured by measuring the stable temperature distribution on the surface of the outer wall of a vertically operating cylindrical quartz arc tube. If the diameter is too large, the maximum temperature on the outer wall of the cylindrical chamber will occur near the upper end of the cylindrical vessel portion, due to substantially convective heat transfer from the plasma arc to the wall. As a result, the longitudinal surface temperature profile of the discharge chamber will exhibit no central (mirror surface) symmetry. This asymmetrical thermal characteristic indicates that heat transfer from the arc to the wall within the cylindrical discharge chamber is dominated by gas convection. As the diameter of the cylindrical discharge chamber is reduced, the location of the maximum of the chamber wall temperature moves to the middle region of the vessel portion, indicating a transition from heat transfer dominated by gas convection to one dominated by thermal conduction. This is a consequence of the additional reduction of the speed of the hot gas convection within the arc tube. When this occurs, the longitudinal surface temperature profile of the discharge chamber will exhibit a high degree of central symmetry.

De lichtboogbuizen zoals hierin beschreven, worden ontworpen voor universele werking, dat betekent, werking die onafhankelijk is van de oriëntatie van de lichtboog-25 buis met betrekking tot de zwaartekracht. De lichtboogbuisvoorbeelden die hierin worden geleverd, werkten in een verticale oriëntatie. Over het algemeen neigt de plasmalichtboog in een lichtboogbuis die in werking is in een niet-verticale oriëntatie ertoe om naar boven te buigen, vanwege opwaartse krachten die worden opgewekt door tempe-ratuurgradiënten binnen de plasmalichtboog. Echter, het is bekend dat een akoestisch 30 gemoduleerde golfvorm van het toegevoegd vermogen kan worden gebruikt voor het bereiken van recht getrokken lichtbogen, in lichtboogbuizen die in werking zijn in niet-verticale oriëntaties, zoals bijvoorbeeld beschreven in het US-octrooischrift 6.124.683, welke hierin d.m.v. referentie is opgenomen. Daarom wordt ervan uitgegaan dat de 1021541 ' voordelen van deze uitvinding kunnen worden bereikt in een lichtboogbuis die in werking is in een niet-verticale oriëntatie, indien akoestische modulatietechnieken worden gebruikt om een rechte lichtboog te bewaren.The arc tubes as described herein are designed for universal operation, that is, operation independent of the orientation of the arc tube with respect to gravity. The arc tube examples provided herein worked in a vertical orientation. In general, the plasma arc in a light arc tube that operates in a non-vertical orientation tends to bend upward, due to upward forces generated by temperature gradients within the plasma arc. However, it is known that an acoustically modulated waveform of the added power can be used to achieve straightened arcs, in arc tubes operating in non-vertical orientations, as described, for example, in U.S. Patent No. 6,124,683, which herein by reference is included. Therefore, it is believed that the 1021541 'advantages of this invention can be achieved in an arc tube operating in a non-vertical orientation, if acoustic modulation techniques are used to preserve a straight arc.

De hete plek en koude plek temperaturen als functie van de gemiddelde elektri-5 sche wandbelading (watt/cm ) voor een groep van cilindrische kwartslichtboogbuizen die ontworpen zijn volgens deze uitvinding, worden getoond in fig. 1. Zoals verwacht nam de koude plek temperatuur (Tmin) snel toe met toegenomen wandbelading, hetgeen leidt tot een verbeterde werkzaamheid, betere kleurweergave en over het algemeen een lagere kleurtemperatuur. Verrassenderwijze nam de hete plek temperatuur 10 (Tmax) toe met een opmerkelijk verminderde snelheid, waarbij het een kenmerk van een "zachte verzadiging" vertoonde. De piekoppervlaktetemperatuur van het vatge-deelte van de cilindrische ontladingskamer bereikte slechts 890°C bij een zeer hoge wandbelading van 40 W/cm2. De combinatie van deze twee effecten, dat betekent het gedrag van de hete en koude plek temperaturen met toegenomen gemiddelde wandbe-15 lading, is direct verantwoordelijk voor de verbeterde thermische en fotometrische prestaties. Dit gedrag gebeurt niet met kwartslichtboogbuizen uit de stand der techniek, omdat hun vatdiameters te groot zijn.The hot spot and cold spot temperatures as a function of the average electrical wall load (watts / cm) for a group of cylindrical quartz arc tubes designed according to the present invention are shown in Fig. 1. As expected, the cold spot temperature ( Tmin) increases rapidly with increased wall load, leading to improved efficacy, better color reproduction and generally a lower color temperature. Surprisingly, the hot spot temperature (Tmax) increased at a remarkably reduced rate, exhibiting a "soft saturation" characteristic. The peak surface temperature of the vessel portion of the cylindrical discharge chamber reached only 890 ° C with a very high wall load of 40 W / cm 2. The combination of these two effects, that is, the behavior of the hot and cold spot temperatures with increased average wall load, is directly responsible for the improved thermal and photometric performance. This behavior does not occur with prior art quartz arc tubes, because their vessel diameters are too large.

In dit voorbeeld benaderden de temperatuurverschillen tussen de koudste en de warmste plekken op het vat van de cilindrische kamer ongeveer 20°C, hetgeen het op-20 pervlak van de lichtboogbuis bijna isothermisch maakt. In thermisch evenwicht straalt een isothermisch oppervlak bij temperatuur To minder vermogen uit dan een niet-iso-thermisch oppervlak (met hetzelfde oppervlak en stralende materiaaleigenschappen), waarbij het een gemiddelde temperatuur To heeft. Daarom werkt een lichtboogbuis met een bijna isotherme oppervlaktetemperatuur efficiënter (thermische verliezen worden 25 verminderd of geminimaliseerd) dan een lichtboogbuis die een oppervlaktetempera-tuurverdeling heeft die minder uniform is.In this example, the temperature differences between the coldest and the hottest spots on the vessel of the cylindrical chamber approached about 20 ° C, which makes the surface of the arc tube almost isothermal. In thermal equilibrium, an isothermal surface radiates less power at temperature T o than a non-iso-thermal surface (with the same surface and radiating material properties), having an average temperature T o. Therefore, an arc tube with an almost isothermal surface temperature works more efficiently (thermal losses are reduced or minimized) than an arc tube that has a surface temperature distribution that is less uniform.

Met verwijzing naar fig. 2 heeft in een verkozen uitvoeringsvorm de kwartslicht-boogbuis 2 een ontladingskamer 5 die een metaalhalidevulling 10 bevat. De ontladingskamer 5 heeft substantieel de vorm van een rechte circulaire cilinder binnen de 30 praktische limieten voor de traditionele cilindervorming van de kwartsomslag. De ontladingskamer heeft een vatgedeelte 3 dat een binnendiameter D heeft. De elektroden 7 zijn geplaatst bij elk uiteinde van de ontladingskamer 5 en zijn coaxiaal met as 14 van de ontladingskamer 5. De afstand tussen de uiteinden van de tegenover elkaar liggende 1 02 1 5 4 1 9 elektroden 7 bepaalt de lichtbooglengte A. De elektroden 7 zijn verder geplaatst in de holtes 15 aan de uiteinden, die zijn gevormd bij elk uiteinde van de ontladingskamer. De holtes 15 aan de uiteinden vertonen rotatiesymmetrie, vanwege de fundamentele cilindrische vorm die teweeggebracht wordt tijdens de cilindervormende werking. De 5 holtes 15 aan de uiteinden lijken op een radiaal samengedrukte flessennek die circulaire symmetrie vertoont bij de uiteinden van de lichtboogkamer. De afstand tussen het doorboringspunt 6 (het punt waar de elektrode het uiteinde van de holte binnenkomt) en de punt van de elektrode bepaalt de elektrode-insteeklengte L. De elektroden 7 zijn samengesmolten met molybdeniumfolies 9, die op hun beurt zijn samengesmolten met 10 de stiften 11. De stiften 11 zijn verbonden met een externe voedingsbron (niet getoond), die voorziet in het elektrisch vermogen om de lichtboogontlading tussen de elektroden 7 aan te steken en te onderhouden. De molybdeniumfolies 9 zijn hermetisch verzegeld in het kwarts door middel van de drukdichtingen 17, die geplaatst zijn aan elk uiteinde van de lichtboogbuis 2.With reference to Fig. 2, in a preferred embodiment, the quartz light arc tube 2 has a discharge chamber 5 containing a metal halide filling 10. The discharge chamber 5 has substantially the shape of a straight circular cylinder within the practical limits for the traditional cylinder formation of the quartz cover. The discharge chamber has a vessel portion 3 that has an inner diameter D. The electrodes 7 are placed at each end of the discharge chamber 5 and are coaxial with axis 14 of the discharge chamber 5. The distance between the ends of the opposite electrodes 7 determines the arc length A. The electrodes 7 are further disposed in the cavities 15 at the ends formed at each end of the discharge chamber. The cavities 15 at the ends exhibit rotational symmetry because of the fundamental cylindrical shape that is produced during the cylinder forming operation. The 5 cavities at the ends resemble a radially compressed bottle neck that exhibits circular symmetry at the ends of the arc chamber. The distance between the piercing point 6 (the point where the electrode enters the end of the cavity) and the tip of the electrode determines the electrode insertion length L. The electrodes 7 are fused with molybdenium foils 9, which in turn are fused with the pins 11. The pins 11 are connected to an external power supply (not shown), which provides the electrical power to light and maintain the arc discharge between the electrodes 7. The molybdenium foils 9 are hermetically sealed in the quartz by means of the pressure seals 17, which are placed at each end of the arc tube 2.

15 Indien voor een gegeven lamp toegevoerd vermogen P (in watt) een gemiddelde wandbelading van 30 W/cm2 wordt verondersteld en de lengteverhouding van de lichtbooglengte A tot de binnendiameter D van het vatgedeelte van de cilindrische ontladingskamer gelijk is aan ongeveer één (A/D = 1), wordt de binnendiameter van de ontladingskamer, D (in cm), als een eerste benadering, bepaald door de formule: 20 D = (l+P/50)1/2-lIf power P (in watts) supplied for a given lamp is assumed to have an average wall load of 30 W / cm 2 and the length ratio of the arc length A to the inside diameter D of the vessel portion of the cylindrical discharge chamber is approximately one (A / D) = 1), the inside diameter of the discharge chamber, D (in cm), as a first approximation, is determined by the formula: D = (1 + P / 50) 1/2-1

Om de diameter te optimaliseren, is het verkozen om te beginnen met een lichtboogbuis waarvan de binnendiameter iets langer is dan die gespecificeerd door de for-25 mule die hierboven geciteerd wordt. Wanneer de diameter wordt verkleind, verplaatst zich de zone (op het buitenoppervlak van het cilindrische lichaam) die de maximum temperatuur (hete plaats) bevat naar een positie in het midden tussen beide uiteinden van de ontladingskamer.To optimize the diameter, it is preferable to start with an arc tube whose inside diameter is slightly longer than that specified by the formula quoted above. When the diameter is reduced, the zone (on the outer surface of the cylindrical body) containing the maximum temperature (hot location) moves to a position in the middle between both ends of the discharge chamber.

Het verder verminderen van de diameter heeft geen invloed op de locatie van 30 deze hete zone, maar veroorzaakt dat zijn piektemperatuur toeneemt. Over het algemeen komt de geoptimaliseerde diameter voor op het punt waarbij het longitudinale oppervlaktemperatuurprofiel zo goed als symmetrisch is, wordt bereikt, terwijl tegelij- 10 kertijd aan de voorwaarde wordt voldaan dat zijn maximum temperatuur ongeveer 900°C niet overschrijdt.Further reducing the diameter does not affect the location of this hot zone, but causes its peak temperature to increase. In general, the optimized diameter occurs at the point where the longitudinal surface temperature profile is practically symmetrical, while at the same time the condition is met that its maximum temperature does not exceed about 900 ° C.

Nadat de lichtboogbuisdiameter is bepaald, worden aanpassingen gemaakt aan het ontwerp om de prestaties verder te optimaliseren. In het bijzonder kan de elektrode-5 insteeklengte en de vorm van de holte aan het uiteinde zo aangepast worden, dat de koude plaats temperatuur op het oppervlak van het vatgedeelte zo hoog mogelijk is, zonder de maximum temperatuur van de hete zone (geplaatst op het oppervlak van het vatgedeelte vrijwel in het midden tussen de twee holtes aan de uiteinden) te overstijgen. Vervulling van dit vereiste kan worden verzekerd door het meten van de stabiele lon-10 gitudinale temperatuurverdeling op het oppervlak van de wand van een verticaal werkende lichtboogbuis. Wanneer de insteeklengte wordt vergroot, vermindert de koude plaats temperatuur (kenmerkend waargenomen bij elk uiteinde van het vatgedeelte van de cilindrische ontladingskamer). De geoptimaliseerde insteeklengte is diegene die de koude plaats temperatuur maximaliseert op elk uiteinde van het cilindrische vat (voor 15 een gegeven vorm van de holte aan het uiteinde), zonder de maximum temperatuur van de hete zone te overschrijden, terwijl tegelijkertijd de centrale symmetrie van het longitudinale oppervlaktetemperatuurprofiel van de cilindrische ontladingskamer wordt behouden.Once the arc tube diameter has been determined, adjustments are made to the design to further optimize performance. In particular, the electrode insertion length and the shape of the cavity at the end can be adjusted such that the cold location temperature on the surface of the vessel portion is as high as possible without the maximum temperature of the hot zone (placed on the hot zone). surface of the vessel portion substantially in the middle between the two cavities at the ends. Fulfillment of this requirement can be ensured by measuring the stable longitudinal temperature distribution on the surface of the wall of a vertically operating arc tube. As the insertion length is increased, the cold location temperature decreases (typically observed at each end of the barrel portion of the cylindrical discharge chamber). The optimized insertion length is the one that maximizes the cold location temperature at each end of the cylindrical vessel (for a given shape of the cavity at the end), without exceeding the maximum temperature of the hot zone, while at the same time maintaining the central symmetry of the hot zone. longitudinal surface temperature profile of the cylindrical discharge chamber is maintained.

Een oppervlaktetemperatuurprofiel voor een verticaal werkende cilindrische 20 kwartslichtboogbuis, die ontworpen is volgens de onderhavige uitvinding, wordt getoond in fig. 3. Een gestippelde lijn weergave van een cilindrische lichtboogbuis is gelegd boven op het temperatuurprofiel, om zo de benaderde ruimtelijke relatie tussen het profiel en de lichtboogbuis te tonen. Het profiel omvat het gebied van de lichtboogbuis achter het vatgedeelte van de ontladingskamer. Het temperatuurprofiel werd gemeten 25 met behulp van een AGEMA thermovision 900 infrarood beeldopnamesysteem bij 5,0 micron golflengte, met een detailopnamelens om de resolutie en de helderheid te versterken.A surface temperature profile for a vertically operating cylindrical quartz arc tube, which is designed according to the present invention, is shown in Fig. 3. A dotted line representation of a cylindrical arc tube is laid on top of the temperature profile, so as to approximate the spatial relationship between the profile and to show the arc tube. The profile comprises the area of the arc tube behind the vessel portion of the discharge chamber. The temperature profile was measured using an AGEMA thermovision 900 infrared image recording system at 5.0 micron wavelength, with a detail recording lens to enhance resolution and brightness.

Het verschil tussen de maximum en minimum temperaturen voor het oppervlak van het vatgedeelte van de ontladingskamer is ongeveer 20°C. Temperatuurpieken ko-30 men voor bij elk uiteinde van de lichtboogbuis bij de doorboringspunten, waar de elektroden de holtes aan het uiteinde binnendringen. Deze doorboringspunten liggen buiten het vatgedeelte van de cilindrische ontladingskamer en beïnvloeden de prestaties van de lichtboogbuis niet significant, omdat zij voorkomen op een klein gebied, waar het me- . η n J r f <1 < π taalzout niet verblijft. Het longitudinale oppervlaktetemperatuurprofiel dat bepaald wordt langs de as van het vatgedeelte van de cilindrische ontladingskamer vertoont een hoge mate van centrale symmetrie. Dit dient vergeleken te worden met een vergelijkbaar temperatuurprofiel, zoals getoond in fig. 4 van een kwartslichtboogbuis uit de 5 stand der techniek, die een traditioneel drukverzegeld cilindrisch lichaam heeft dat dezelfde vulling bevat en werkzaam is bij 100 watt. De lichtboogbuis uit de stand der techniek vertoont minder rotatiesymmetrie dan de cilinder-gevormde lichtboogbuis van deze uitvinding.The difference between the maximum and minimum temperatures for the surface of the vessel portion of the discharge chamber is approximately 20 ° C. Temperature peaks occur at each end of the arc tube at the piercing points where the electrodes penetrate the cavities at the end. These piercing points are located outside the barrel portion of the cylindrical discharge chamber and do not significantly affect the performance of the arc tube because they occur in a small area where the meter. η n J r f <1 <π language salt is not present. The longitudinal surface temperature profile determined along the axis of the vessel portion of the cylindrical discharge chamber exhibits a high degree of central symmetry. This should be compared to a comparable temperature profile, as shown in Fig. 4, of a quartz light arc tube of the prior art, which has a traditional pressure-sealed cylindrical body containing the same filling and operating at 100 watts. The prior art light arc tube exhibits less rotational symmetry than the cylinder-shaped light arc tube of this invention.

De fotometrische prestatiekenmerken (bij 100 uur) van een groep van cilindrische 10 kwartslichtboogbuizen worden vergeleken met die van traditionele kwartslichtboogbui-zen (drukverzegeld, cilindrisch lichaam) in tabel 1 hieronder. Hoewel de lumenwerk-zaamheden vergelijkbaar zijn, is de spreiding in gecorreleerde kleurtemperatuur (correlated color temperature: CCT) opmerkelijk minder, en is de kleurweergave-index (color rendering index: CRI) opvallend verbeterd voor het cilinder-gevormde cilindri-15 sche ontwerp van deze uitvinding. De metaalhalidezoutchemie voor deze lichtboogbui-zen was er één van het vijf-componenten type, zoals beschreven in het US-octrooi-schrift 5.694.002 van Krasko et al.The photometric performance characteristics (at 100 hours) of a group of cylindrical quartz arc tubes are compared with those of traditional quartz light arc tubes (pressure-sealed, cylindrical body) in Table 1 below. Although the lumen work is comparable, the spread in correlated color temperature (CCT) is remarkably less, and the color rendering index (CRI) is markedly improved for the cylindrical cylindrical design of this invention. The metal halide salt chemistry for these arc tubes was one of the five component type, as described in U.S. Patent No. 5,694,002 to Krasko et al.

Tabel 1Table 1

Lumen/watt CCT CRILumen / watt CCT CRI

Traditioneel 87,1 2960 ± 150 72,8 drukverzegeld, cilindrisch cilinder-gevormd 86,1 3036 ±75 86,5 cilindrisch 20Traditionally 87.1 2960 ± 150 72.8 pressure-sealed, cylindrical cylindrical 86.1 3036 ± 75 86.5 cylindrical 20

Hoewel er is getoond en beschreven wat op dit moment wordt beschouwd als de verkozen uitvoeringsvormen van de uitvinding, zal het duidelijk zijn aan de vakman dat verschillende veranderingen en wijzigingen daarin kunnen worden gemaakt, zonder af te wijken van de reikwijdte van de uitvinding, zoals omschreven in de bijgevoegde 25 conclusies.Although there has been shown and described what is currently considered to be the preferred embodiments of the invention, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be made therein without departing from the scope of the invention as defined. in the appended claims.

Claims

A quartz light arc tube for a metal halide lamp, comprising: a quartz body enclosing a discharge chamber having a metal halide filling, the discharge chamber essentially comprising the shape of a straight circular cylinder and opposed electrodes; the discharge chamber has a substantially symmetrical longitudinal surface temperature profile during operation in a stable thermal state, the difference between the maximum and minimum temperatures of the profile being less than about 30 ° C, and the maximum temperature of the profile being less than about 900 ° C.

The arc tube according to claim 1, wherein the differences between the maximum and minimum temperatures of the profile is less than about 20 ° C. 15

The arc tube according to claim 1, wherein the arc tube is active in a vertical orientation.

4. Light arc tube according to claim 1, wherein the light arc tube is active in a non-vertical orientation, using an acoustically modulated power supply.

The arc tube according to claim 1, wherein the arc tube is operable at an average wall load of about 25 to about 40 W / cm 2. 25

The arc tube of claim 1, wherein the arc tube in operation has a CRI greater than about 80.

7. A quartz light arc tube for a metal halide lamp, comprising: a quartz body enclosing a discharge chamber having a metal halide filling, the discharge chamber being essentially in the form of a straight circular cylinder and opposing electrodes, the electrodes facing each other 1021541 are placed at each end of the discharge chamber and are coaxial with the axis of the chamber, the distance between the opposite electrodes defining an arc length; wherein the inside diameter of the discharge chamber in centimeters is approximately equal to [(1 + P / 50) 1/2-1], where P is the power supplied in watts; and wherein the ratio of the arc length to the inner diameter is approximately one.

8. A method for making a quartz light arc tube for a metal halide lamp, the quartz light arc tube having a quartz body enclosing a discharge chamber having a metal halide filling, the discharge chamber essentially having the shape of a straight circular cylinder and opposing electrodes wherein the opposing electrodes are disposed at each end of the discharge chamber and are coaxial with the axis of the chamber, the distance between the opposing electrodes defining an arc length, the discharge chamber having a piercing point where each corresponding electrode discharge chamber enters, the distance between the piercing point and the end of the corresponding electrode within the discharge chamber defining an electrode insertion length, the arc tube when operating in a stable thermal state having a longitudinal surface temperature profile and wherein the method comprises the steps of: a) selecting an arc length and an inside diameter for the discharge chamber wherein the inside diameter in centimeters is greater than [(1 + P / 50) 1/2-1], where P 25 the power supplied is in watts, and wherein the ratio of the arc length to the inner diameter is about one; b) forming the arc tube; C) operating the light arc tube at a predetermined average wall load to achieve a stable thermal state; d) measuring a longitudinal surface temperature profile of the discharge chamber to obtain a maximum temperature and a minimum temperature; e) repeating steps b) to d), while with each iteration the inside diameter of the discharge chamber is incrementally reduced to the maximum temperature of the longitudinal surface temperature profile halfway the ends of the discharge chamber; and f) repeating steps b) to d) while incrementally varying the electrode-in-stitch length with each iteration until the difference between the minimum temperature and the maximum temperature of the profile is minimized without it leading to the maximum temperature exceeds 900 ° C.

9. Method according to claim 8, wherein the arc tube is effective at an average wall load of approximately 25 to approximately 40 W / cm 2.

The method of claim 8, wherein the difference between the maximum and minimum temperatures of the profile is less than about 20 ° C. 20 ******* 1 ft 9 1 R L 1