專利名稱：高壓放電燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明基于一種根據(jù)權利要求1的前序部分的高壓放電燈。這樣的高壓放電燈適 用于借助聲共振的工作，并且通常具有金屬鹵化物填充物。
背景技術：
WO 2005/088675公開了一種具有陶瓷放電容器的高壓放電燈，所述高壓放電燈具 有金屬鹵化物填充物，其中除了 Hg和Xe外，還使用金屬鹵化物NaJ、Tl J、CaJ2以及SEJ3。 主要使用Ce、Nd和/或ft·作為稀土金屬SE。在放電容器的位于電極之間的區(qū)域方面，壁 負載應該至少為30W/cm2。該燈設計用于機動車，并且在沒有聲共振的情況下工作。在EP 1 729 324中示出類似的高壓放電燈。其中詳細描述了通過縱向聲共振的共振工作的可能 性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種金屬鹵化物燈，所述金屬鹵化物燈用于借助聲共振的 工作，并且所述金屬鹵化物燈的特點是高的效率。該目的通過權利要求1的特征得以實現(xiàn)。特別有利的構造可在從屬權利要求中獲得。原則上，具有金屬鹵化物填充物的陶瓷放電容器用于借助聲共振來工作。為了確 保能夠在120和1501m/W之間的高的效率，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，必須有針對性地改進熱條件。為此， 對于不同的額定功率，必須有針對性地驅(qū)動聲感應的對流，所述對流根據(jù)確定的規(guī)定借助 放電容器的表面來衡量。因此能夠迫使出現(xiàn)新類型的熱條件，所述熱條件典型地使效率達 到140至1501m/ff的水平。目的是達到穩(wěn)定的多室對流。那么，這能夠保持在大的功率范圍上。為此重要的 是，確定特殊表面的區(qū)域，并且為此遵從準則。為此，一個合適的特征值是功率密度。通過用于相對于應用的額定功率的表面比例的縮放規(guī)則的說明，能夠構成用于不 同的功率等級和光通量等級的陶瓷放電容器。本發(fā)明有針對性地調(diào)節(jié)在借助聲模式工作的填充物中的對流流動。該流動導致在 電極尖端后面朝著放電容積的端部的附加的熱流。這引起該端部的加熱，并且也引起冷點 的加熱。為了阻止該加熱，必須建立有效的端部冷卻，使得放電容器的冷點和端部不被急劇 加熱。為了使金屬鹵化物燈能夠以縱向聲模式工作，放電容器的幾何形狀應該具有至少 為1. 5的所謂的縱橫比AV?？v橫比優(yōu)選在3. 5至6的范圍內(nèi)，尤其是AV = 4. 5至5，特別 適合的是4. 6至4. 8的縱橫比AV?？v橫比為放電容器的內(nèi)部長度和內(nèi)徑之間的比例。放電 容器具有縱軸線并且基本上為圓柱形。放電容器也能夠在中間鼓起。例如在US 6 400 100 中公開了用于這樣的燈的工作方式。在內(nèi)容積方面，優(yōu)選使用圓柱形的放電容器。其具有外殼面以及外端面，或者至少具有斜面，所述斜面延伸至管狀的端部的基點，所述管狀的端部在此通常為毛細管。外殼面 連同外斜面和外端面限定整個外表面0SUM，不包括毛細管或阻塞件。如果在該整個外表面 OSUM方面表示額定功率P，那么表明，對于高的效率而言，如此限定的單位額定功率PS = P/OSUM必須達到17至22W/cm2的值，而同時必須保持高的壁負載。壁負載應該至少達到·Ι2cm 。為了理解本發(fā)明，必須的是，想象放電容器橫向于縱軸線分成三部分。在此，邊界 分別為電極的尖端。在縱軸線上的與尖端相交的垂線限定熱的電弧部分，放電弧在所述電 弧部分中延伸。放電弧在工作時比較熱。在該電弧部分的區(qū)域內(nèi)的壁負載應該優(yōu)選在觀 至40W/cm2的范圍內(nèi)。電弧部分的這個外表面用OH表示。位于外表面OH后面的包括用于冷卻斜面或端面的端部的表面用OK表示。因為放 電容器具有兩個端部，所以必須使用兩個端部的表面。通常兩個端部是對稱的，使得每個冷 卻表面具有一半0K。如果與OH相關聯(lián)的電弧部分在工作時達到至少^W/cm2的高的壁負載W，那么冷 卻特別有效，而整個表面0SUM，即OH和OK的總和，具有17至22W/cm2的明顯較低的單位額 定功率。換言之，在端部的區(qū)域內(nèi)的表面OK必須足夠地大。OK和OH之間的比例VH優(yōu)選為 0. 75至1. 00。特別優(yōu)選在范圍VH = 0. 85至0. 90內(nèi)。通過如在OK的區(qū)域內(nèi)涂覆或借助 于肋或翅片擴大表面的技術手段，能夠更改VH0同樣有利于熱條件的是，毛細管不過多地占據(jù)空間。用于在包括端面的兩個毛細 管的整個表面OC和放電容器的整個表面OSUM之間的比例VK的優(yōu)選值為VK = 0. 15至 0. 35。優(yōu)選的值為0. 22至0. 25。放電容器的壁厚應該優(yōu)選確定尺寸為，使得限定放電容積的整個內(nèi)壁表面的單位 額定功率WI為30至42W/cm2。對于WI，優(yōu)選38的值為至41W/cm2。在遵從這樣的壁負載和單位額定功率的情況下，實現(xiàn)在放電容積的區(qū)域內(nèi)的15. 5 至19K/mm的適合的縱向溫度梯度TE。其指的是，在兩個電極之間位于中心的中點M和放電 容積的通過端面封閉的相應的端點S之間的溫降，其中在放電容器的外部上測量溫度。沿 著M和S之間的軸向投影的距離用g表示。毛細管優(yōu)選設計成，使得在毛細管的內(nèi)部軸向長度L上的溫度梯度TK為30至 45K/mm，尤其是34至40K/mm。該值高于在目前的燈(目前小于30K/mm)中的值。這通過盡 可能短地構成端部結(jié)構來達到。借助這些尺寸，調(diào)節(jié)下面的溫度。在放電容器的中間，溫度應該最高為1200°C，但 是在端部，溫度應該在點S上降至最高1080°C。溫度優(yōu)選在1050至1070°C的范圍內(nèi)，最好 為低于1050°C的值。這個考慮與端部設計結(jié)構是否以一體的結(jié)構形式或阻塞件等來實現(xiàn)無關。本發(fā)明的特殊的實施例考慮到，為了促進在冷卻的端部表面上的冷卻效果，在可 見光譜范圍內(nèi)透明的且具有提高的近紅外(NIR)發(fā)射率的涂層至少部分涂覆在放電容器 的外表面OK上。OTR是指0.8至3μπι(近紅外)的范圍。如不具有涂層的Al2O3的陶瓷的 典型的NIR發(fā)射率ε大約為0.1。涂層能夠在整個端部區(qū)域上延伸，或者也能夠只是在整 個端部區(qū)域的一部分上延伸。在此，在石墨的情況下，發(fā)射率ε能夠達到直至0.8的值。相反，在3μπι和8μπι之間的長波的紅外(IR)射線目前由包封泡殼反射，并且不能夠用于表面區(qū)域的局部冷卻。相反，在直至3 μ m范圍內(nèi)的射線部分地通過外泡殼的玻璃 逸出。因此，用于該區(qū)域的發(fā)射率能夠有針對性地涂層改進，以便促進端部區(qū)域的冷卻。任何在可見光譜范圍內(nèi)透明的耐高溫的層都適合作為涂層，尤其是石墨也適合作 為透明的導電層或多層涂層(例如&02/ΙΤ0(銦錫氧化物))，其中最外層為導電層。導電 的、透明的、耐高溫的層具有相當于其內(nèi)部的電子等離子頻率的發(fā)射率。當待冷卻的區(qū)域的 部分表面被涂覆時，該區(qū)域的發(fā)射率增加。因此減少的端部上的冷卻的表面，更確切地說， 減少至不具有涂層的表面的60%的值。
下面將借助于多個實施例詳細闡述本發(fā)明。附圖示出圖1示出具有陶瓷放電容器的金屬鹵化物燈；圖2詳細地示出陶瓷放電容器的剖視圖；圖3示出在放電容器上的重要參數(shù)的圖示；圖4示出用于具有涂層的端部區(qū)域的替代方案。
具體實施例方式圖1示出金屬鹵化物高壓放電燈1的實施例。其具有兩側(cè)封閉的陶瓷放電容器2。 放電容器縱向延伸，并且具有兩個帶有密封件6的端部3。兩個電極4在放電容器的內(nèi)部彼 此相對。密封件6構成為毛細管，電極系統(tǒng)16借助于玻璃焊料19被密封在所述毛細管內(nèi)。 導線5分別能夠從毛細管6中伸出，所述導線以已知的方式與相關聯(lián)的電極4連接。該導 線分別通過支架7與燈頭13內(nèi)的觸點連接。已知的金屬鹵化物填充物適合作為用于放電容器的填充物，尤其是放電容器含有 金屬鹵化物的填充物，所述金屬鹵化物選自Na的碘化物、Tl的碘化物、Ca的碘化物、稀土金 屬(SE)的碘化物中的一個或者它們的組合。該系統(tǒng)尤其適用于下述填充系統(tǒng)NaJ、T1J、 CaJ2,以及SEJ3，其中SE為元素Ce、Pr、Nd中的至少一個。在圖2中詳細地示出端部區(qū)域。在這里，毛細管6—體地在放電容積上模制形成。 端部部分起始于電極的尖端的高度(以虛線示出，線a)，并且延伸至毛細管達到其恒定的 直徑的點(線b)。圖3示出一個實施例，在所述實施例中，放電容器為具有大約4. 7的縱橫比的圓柱 形的管20。在略微變細的端部，阻塞件6插入端部的管口內(nèi)，并且借助于玻璃焊料密封。額 定功率為70W。整個壁負載為19.5W/cm2。在電極的尖端之間的區(qū)域內(nèi)(在兩條線a之間) 的壁負載為34W/cm2。在這里，在被冷卻的表面(位于放電容器的尖端后面，包括在線b處 的端面)和在電極之間的被加熱的表面(在兩條線a之間)之間的比例大約為85%。在毛 細管的整個表面和放電容器的整個表面之間的比例為22%至25%。在內(nèi)表面21上的壁負 載(總共)為39. 5W/cm2。在放電容器的中點M(正好位于兩個電極尖端之間)和在封閉所述放電容器的端 面的外面的點S之間的溫度梯度(在放電容器的外面測量)是15.5至19K/mm。優(yōu)選地，盡 可能高的值在17. 5至18.阢/mm。相反，目前的通常的值為12至15K/mm。類似地，對于沿著毛細管的溫度梯度TK，適用的是，在毛細管的起始點TKl (向外看)和毛細管的端部TK2之間達到34至41K/mm的溫度的梯度。優(yōu)選39至41K/mm的盡可 能高的值。相反，目前通常的值大約為27至觀！^ 。在放電容器的被冷卻和被加熱的外表面OK和OH之間的比例通常情況下——即未 涂層的情況下，應該在75%至100%的范圍內(nèi)。在使用OTR發(fā)射涂層時，能夠相當小地選擇 被冷卻的端部的表面，降至不具有涂層時的值的60%。圖4示出一個實施例，在所述實施例中，端部3的表面部分地在P區(qū)域內(nèi)涂層。上述比例主要適用于Al2O3陶瓷。但是，在如AlN或藍寶石或混合系統(tǒng)的其它陶瓷 中，適用類似的條件。在涂層的情況下，OK與OH的比例的值能夠減小高達20%?？傮w上，推薦60%至 100%的值。在未涂層時，應該盡可能遵從75%至100%的值。根據(jù)涂層和材料的等級和范 圍，能夠降到直至60%。
權利要求
1.一種高壓放電燈，具有縱向延伸的陶瓷放電容器，在所述陶瓷放電容器端部上，具有 指向放電的電極尖端的電極系統(tǒng)保持在密封件內(nèi)，其中所述密封件為管狀的，并且尤其包 括毛細管，其中所述放電容器具有至少1.5的縱橫比AV，其中所述放電容器具有金屬鹵化 物填充物，并且具有大于25W/cm2的壁負載，其特征在于，所述燈適用于借助縱向聲調(diào)制工 作，其中所述放電容器的整個外表面OSUM的單位額定功率PS在17和22W/cm2之間的范圍 內(nèi)，而同時在所述外表面的在所述電極的所述尖端之間延伸的部分區(qū)域OH內(nèi)的壁負載在 28和40W/cm2之間的范圍內(nèi)。
2.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，用于冷卻所述端部并位于OH外部的 表面OK總計為OH的60%禾口 100%之間，優(yōu)選75%禾口 100%之間。
3.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，在所述兩個毛細管的表面OC和所述 放電容器的所述表面OSUM之間的比例在15 %和35 %之間。
4.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述放電容器的所述整個內(nèi)表面的 所述單位額定功率為30至42W/cm2。
5.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，在所述放電容器的中點和在所述端 面的高度上的點S之間的溫度的梯度TE為15. 5至19K/mm。
6.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，在所述毛細管的基點和所述毛細管 的端點之間的溫度的梯度TC在34和41K/mm之間。
7.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述端部區(qū)域的所述表面OK的至少 一部分用OTR涂層涂覆，或者設有擴大表面的結(jié)構，尤其是設有翅片或肋。
8.如權利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述放電容器含有具有金屬鹵化物 的填充物，所述金屬鹵化物選自Na的碘化物、Tl的碘化物、Ca的碘化物、稀土金屬(SE)的 碘化物中的一個或它們的組合。
全文摘要
一種高壓放電燈，具有陶瓷放電容器，所述陶瓷放電容器具有至少1.5的縱橫比。為了借助聲共振工作，在電極的尖端之間延伸的部分區(qū)域的外表面的壁負載為28至40W/cm2，并且同時確保所述放電容器的整個外表面的單位額定功率為17至22W/cm2，不包括毛細管或阻塞件。
文檔編號H01J61/82GK102057460SQ200980120749
公開日2011年5月11日 申請日期2009年5月28日 優(yōu)先權日2008年6月3日
發(fā)明者克勞斯·施托克瓦爾德, 帕特里克·穆勒, 赫伯特·魏斯 申請人:奧斯蘭姆有限公司