專利名稱：高壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的高壓放電燈。這種燈尤其為具 有陶瓷放電容器且用于普通照明的高壓放電燈。
背景技術(shù)：
US-A 4970431公開了一種鈉高壓放電燈，在該鈉高壓放電燈中放電容器的管殼由 陶瓷制成。在放電容器的圓柱形端部設(shè)有用于散熱的魚鰭狀的突起。由EP-A 506182已知由石墨或者碳等形成的涂層，該涂層設(shè)置在陶瓷放電容器的 端部上，以便能夠促進(jìn)冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高壓放電燈，該高壓放電燈的顏色變化相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù) 的燈明顯減小。該目的通過權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)。特別有利的構(gòu)造在從屬權(quán)利要求中可以得到。高壓放電燈裝有長(zhǎng)形陶瓷放電容器。放電容器限定了燈軸并且具有中央部分和兩 個(gè)端部區(qū)域，所述端部區(qū)域分別通過密封件封閉，其中電極固定在密封件中，該電極延伸進(jìn) 入由放電容器包封的放電容積，其中此外含金屬鹵化物的填充物容納在放電容積中。在此， 環(huán)形結(jié)構(gòu)件位于至少一個(gè)端部區(qū)域上，環(huán)形結(jié)構(gòu)件，至少在其基體方面基本上以軸向平行 的方式向外延伸并且與密封件間隔開。密封件優(yōu)選是毛細(xì)管。本發(fā)明尤其涉及具有增大的縱橫比的燈，或者也是具有用于密封件的縮短的結(jié)構(gòu) 件的燈。優(yōu)選地，端部區(qū)域在電極后部空間中具有逐漸變細(xì)的內(nèi)輪廓。也就是說，放電容器 的中央部分具有最大的或者恒定的內(nèi)徑ID并且端部區(qū)域具有更小的內(nèi)徑。環(huán)形結(jié)構(gòu)件優(yōu)選以同心的方式從外部圍繞著電極或者密封件模制在端部區(qū)域上。 放電容器典型地由如PCA或者還有YAG、A1N、或者AlYO3的含鋁陶瓷組成。使用獨(dú)立的且與 密封件間隔開的冷卻結(jié)構(gòu)件，該冷卻結(jié)構(gòu)件尤其自身由陶瓷形成并且尤其能夠?yàn)槎瞬繀^(qū)域 的一體的組成部分。然而還涉及由半透明陶瓷形成的獨(dú)立構(gòu)件，所述半透明陶瓷諸如Al2O3 或者A1N，例如還可以由滑石形成。獨(dú)立的構(gòu)件借助于粘合劑或者膠粘劑固定在放電容器的 端部上。本發(fā)明尤其適合于高負(fù)載的金屬鹵化物燈，在該金屬鹵化物燈中放電容器的內(nèi)部 長(zhǎng)度IL和最大內(nèi)徑ID的比例，即所謂的縱橫比IL/ID，處于1. 5和8之間?？梢钥闯?，在這種燃燒器形狀中，尤其是當(dāng)該燃燒器形狀在端部上具有逐步變細(xì)的端部區(qū)域時(shí)，局部的端部冷卻是有意義的。這改善了燃燒器中的填充物分布，因?yàn)樘畛湮?優(yōu)選沉積在電極后面的區(qū)域中且在所謂的電極后部空間中而且因此導(dǎo)致改善的顏色穩(wěn)定 性且還導(dǎo)致增加的光輸出。尤其在使用含Na和/或含Ce的填充物時(shí)獲得具有高顯色性的 極其高的光輸出?？梢钥闯?，當(dāng)使用合適的操作方法時(shí)能夠以有利的方式影響燈的功率特性曲線，使得在保持顯色指數(shù)Ra > 80時(shí)能夠以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的方式獲得超過1501m/W的光 輸出。這種操作方法例如在EP1560472、EP 1422980、EP 1729324和EP 1768469中給出。與電極之間的壁的造型無關(guān)地，能夠通過冷卻結(jié)構(gòu)件的附加點(diǎn)的選擇而影響和調(diào) 節(jié)在高負(fù)載燃燒器中的顏色梯度，該燃燒器在電極之間的軸向長(zhǎng)度的范圍內(nèi)典型地達(dá)到至 少30W/cm2的壁負(fù)載。因此，能夠大大改善色溫的穩(wěn)定性和生成的金屬鹵化物燈的光輸出。通過避免冷卻結(jié)構(gòu)件和密封件之間的接觸(通常為電極_引線-毛細(xì)管)保證了 在冷卻結(jié)構(gòu)件的附加點(diǎn)上的有效冷卻并且同時(shí)避免了在密封件上的熱流。這減小了在端部 上的損失并且提高了在密封件的區(qū)域中的溫度梯度。這尤其適用于金屬鹵化物燈，該金屬鹵化物燈包含Ce、Pr或者Nd的鹵化物中的至 少一個(gè)，尤其是與Na和/或Li的鹵化物一起。這里，此外由于蒸餾效應(yīng)出現(xiàn)色溫波動(dòng)。優(yōu)選地，也使用具有2至6的高縱橫比的燈和具有聲共振激發(fā)的燈，所述燈用于減 輕在垂直的點(diǎn)燃位置的縱向分離。尤其有利的是密封件構(gòu)造為毛細(xì)管。但是也能夠構(gòu)造為其它，例如參見DE-A 19727429，其中使用了金屬陶瓷桿。當(dāng)冷卻環(huán)具有和端部區(qū)域一樣的最大直徑時(shí)，特別好的冷卻效果在具有恒定內(nèi)徑 的燈中能夠獲得。然而更小的直徑也是足夠的。通常，冷卻環(huán)具有1. 1至2XDU(DU =毛細(xì)管的外徑)的內(nèi)徑。尤其是冷卻環(huán)的壁 厚為約0.3至3mm。將內(nèi)徑與外徑相連接的端面尤其能夠倒角。端面也能夠設(shè)有涂層。涂 層應(yīng)當(dāng)為高發(fā)射性的。適合的材料尤其是石墨或者碳，也可以是諸如DLC(類似金剛石的 碳)的其它碳改性材料。一般說來，冷卻行為也能夠由此控制，S卩如端面的環(huán)的部分通過高發(fā)射率涂層覆
至
ΓΤΠ ο管殼的材料能夠使用PCA或者各種其它常見的陶瓷。而填充物的選擇沒有特別的 限制。目前依賴于填充物成分，用于高壓燈的放電容器示出由于放電容器內(nèi)部的金屬鹵 化物-填充物的非常大的分布而產(chǎn)生的局部較高的顏色變化，該高壓燈具有幾乎均勻的壁 厚分布和末端呈長(zhǎng)形的端部形狀。典型地，填充物在下述線后面的區(qū)域中冷凝，該線通過電 極尖端在內(nèi)部的燈表面上的投影來確定。在放電容器內(nèi)部中的且相應(yīng)于較窄的溫度范圍的 表面區(qū)域上和在(可能存在的)毛細(xì)管的其余容積中的填充物定位目前不能有效地精確調(diào) 節(jié)。目前的放電容器的形狀經(jīng)常具有在端面上加強(qiáng)的壁厚，例如在圓柱形的燃燒器形 狀中，并且由此產(chǎn)生增大的端部表面。另一個(gè)問題是，當(dāng)放電容器在排空的或者充滿氣體的 外管殼中運(yùn)行時(shí)通過陶瓷的與壁厚特別相關(guān)的輻射系數(shù)而增加了紅外放射的輻射。因此，通過在放電容器的端部上的熱降效應(yīng)可以確定填充物的最大部分的位置， 該填充物如此確定放電容器中使用的金屬鹵化物的蒸汽壓，使得在陶瓷燈系統(tǒng)中能夠?qū)⒂?于相同運(yùn)行功率的更大燈組的且最高75K的色溫變化調(diào)整到令人滿意的值。 在球形放電容器或者那些具有半球形或者圓錐形端部形狀或者形成橢圓形的端 部形狀和具有約1. 5至8的相對(duì)高縱橫比IL/ID的圓柱形中央部分的放電容器中產(chǎn)生特別 嚴(yán)重的問題。由于大多數(shù)為毛細(xì)管區(qū)域的密封件的區(qū)域中逐漸變細(xì)的過渡，在放電容器的端部上產(chǎn)生局部不足的冷卻效果并且因此溫度的不足的設(shè)定，該溫度對(duì)于在內(nèi)壁的較窄溫 度范圍內(nèi)的目標(biāo)精確的填充物沉淀是不夠的。在具有較小冷卻結(jié)構(gòu)件的燃燒器幾何形狀中，見圖8，從燃燒器體到密封結(jié)構(gòu)件產(chǎn) 生非常小的溫度梯度，這在引線結(jié)構(gòu)中導(dǎo)致優(yōu)選的填充物的蒸餾。在密封件構(gòu)造為實(shí)心的塞子的燃燒器的幾何形狀中，見圖9，產(chǎn)生外表面的增大的 冷卻效果。但是，同時(shí)也將較大的熱量引入相鄰的密封件中，這導(dǎo)致增大的燃燒器質(zhì)量和增 大的導(dǎo)熱損失。對(duì)于金屬鹵化物燈的功率特性，兩種解決方案都具有缺點(diǎn)。另一個(gè)已知的解決方案(見圖10)為鰭或者魚鰭狀的構(gòu)造。其盡管增大了冷卻表 面，然而在燃燒器端部和密封件之間形成熱橋，尤其是當(dāng)優(yōu)選較短的冷卻長(zhǎng)度并且冷卻結(jié) 構(gòu)件具有更多數(shù)量的冷卻肋時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形冷卻結(jié)構(gòu)件可以避免這些缺點(diǎn)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形式中， 冷卻結(jié)構(gòu)件完全或者部分設(shè)有涂層。該涂層由以下材料組成，即該材料具有處于紅外線 (NIR)附近，尤其在1和3 μ m之間的波長(zhǎng)范圍，且相對(duì)于冷卻結(jié)構(gòu)件的陶瓷材料在650至 1000°C的溫度范圍內(nèi)增大的半球形發(fā)射率ε。涂層最好設(shè)在位于放電容器的端部和密封件 之間的過渡區(qū)域中。具有半球形發(fā)射系數(shù)ε的耐高溫涂層適用于涂層材料，其中對(duì)于ε優(yōu)選 ε彡0.6。這包括石墨，Al2O3與石墨的混合物，Al2O3與金屬Ti、Ta、Hf、Zr以及諸如Si的 半金屬的碳化物的混合物。適合的還有混合物，該混合物此外包含其它的用于可能調(diào)節(jié)期 望的導(dǎo)電率的金屬。顯而易見，能夠?qū)煞N措施以合適的方式相互結(jié)合，使得一部分表面輻射增加通 過由環(huán)形結(jié)構(gòu)件增大表面的方式實(shí)現(xiàn)，并且同時(shí)一部分通過將部分的環(huán)形結(jié)構(gòu)件或者部分 的相鄰的更冷密封區(qū)域涂層而實(shí)現(xiàn)?？偟膩碚f，當(dāng)在陶瓷放電容器中使用一體的冷卻環(huán)時(shí)得到一系列優(yōu)點(diǎn)1.在需要相對(duì)較少的附加陶瓷量的同時(shí)更有效地冷卻；2.減少密封件中的縱向熱流；3.明顯增大端部區(qū)域中的表面積調(diào)節(jié)的靈活性；4.減小電極輸入的立體角區(qū)域中的遮蔽效應(yīng)；5.借助于相對(duì)較小的表面區(qū)域能夠有效地調(diào)節(jié)局部的恒溫效應(yīng)。這些特性尤其對(duì)于具有較小總面積和可能增大的縱橫比的放電容器的高負(fù)載形 狀是重要的，因?yàn)樵谶@些前提下局部的冷卻由于熱流經(jīng)過相對(duì)較大的壁橫截面而變得困 難。放電容器的總質(zhì)量通過這種環(huán)形冷卻件僅略微增加并且因此保持低于相應(yīng)臨界 值，該臨界值在點(diǎn)亮?xí)r以不利的方式影響燈的起動(dòng)狀況。因此在好的點(diǎn)亮和有效的冷卻之 間存在巧妙的折衷。該措施在有意接受較差的等溫線的情況下允許非常高的顏色穩(wěn)定性。 這與目前的等溫線盡可能好的目標(biāo)相反并且允許通過顏色梯度的有意的構(gòu)造而精確地確 定填充物的冷凝區(qū)域。冷卻作用尤其能夠通過環(huán)形冷卻件的最大高度控制，尤其是當(dāng)環(huán)形冷卻件設(shè)在放 電容器的端部區(qū)域上時(shí)，因此根據(jù)附加高度能夠推導(dǎo)出其它溫度水平。
這種一體的環(huán)形冷卻件的特別的優(yōu)點(diǎn)是，該環(huán)形冷卻件不僅能有效地冷卻，而且 如果使用先進(jìn)的制造方法，如壓力鑄造、粉漿澆鑄或者快速原型還可以簡(jiǎn)單的方式制造該 環(huán)形冷卻件。


接下來根據(jù)多個(gè)實(shí)施例詳細(xì)地?cái)⑹霰景l(fā)明。附圖示出圖1示出帶有放電容器的高壓放電燈；圖2示出圖1的放電容器的細(xì)節(jié)的立體圖(圖2a)和縱剖面圖(圖2b)；圖3至4示出放電容器的端部區(qū)域的另一個(gè)實(shí)施例；圖5至6示出放電容器的又一個(gè)實(shí)施例；圖7示出放電容器的端部區(qū)域的又一個(gè)實(shí)施例；圖8至10示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的端部區(qū)域的實(shí)施例；圖11至13示出放電容器的端部區(qū)域的另外的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式圖1示出金屬鹵化物燈1。該金屬鹵化物燈1由管狀的陶瓷放電容器2組成，兩 個(gè)電極插入該放電容器2中(未示出)。放電容器具有中央部分5和兩個(gè)端部4。密封件 6位于端部，該密封件6這里構(gòu)造為毛細(xì)管。優(yōu)選地，放電容器和密封件以一體的方式由如 PCA的材料制成。放電容器2由外管殼7包圍，燈頭8將外管殼7封閉。放電容器2借助于包含短 的和長(zhǎng)的供電線Ila和lib的支架被固定在外管殼中。在密封件6上分別設(shè)有環(huán)繞該密封 件的環(huán)形冷卻結(jié)構(gòu)件10。圖2a示出環(huán)形冷卻結(jié)構(gòu)件10的立體圖，該環(huán)形冷卻結(jié)構(gòu)件10與較短的密封件16 相連接。圖2b示出密封件16的區(qū)域的縱剖面圖。環(huán)形冷卻結(jié)構(gòu)件10設(shè)在放電容器2的 逐漸變細(xì)的端部區(qū)域4中并且隔開一定的距離圍繞著密封件。圖3示出環(huán)形冷卻結(jié)構(gòu)件13，該環(huán)形冷卻結(jié)構(gòu)件13沒有恒定的內(nèi)徑和外徑而是具 有以弧形的或者半圓形的方式切出的結(jié)構(gòu)19，該結(jié)構(gòu)19在外面設(shè)在環(huán)13上。因此，內(nèi)徑 ID盡管恒定，但是外徑AD周期性地變化。最后，還可能存在將環(huán)形結(jié)構(gòu)件13斷開的小空隙20，見圖4。其目的是增大輻射 面。空隙的數(shù)量有利地直到三個(gè)，如這里所示。圖5示出放電容器2，在該放電容器2中密封通過毛細(xì)管實(shí)現(xiàn)。冷卻環(huán)13具有空 隙20?？障哆@里表示斷開處，所述斷開處的角長(zhǎng)相對(duì)于剩余的環(huán)的角長(zhǎng)非常短?？障兜慕?長(zhǎng)典型地最高占整個(gè)角長(zhǎng)360°的10%。這個(gè)值因此盡可能低地選擇，因?yàn)樗鰯嚅_處降 低了冷卻能力。冷卻環(huán)的這種以同心的或者部分同心的方式設(shè)置的(部分)圓柱形凸出部 在逐步變細(xì)的內(nèi)輪廓的區(qū)域內(nèi)形成冷卻結(jié)構(gòu)，而沒有在縱向沿燃燒器的軸線的方向產(chǎn)生朝 向燃燒器的端部區(qū)域的熱流。通過冷卻環(huán)的附加位置、壁厚和高度能夠局部地調(diào)整燃燒器容器的表面區(qū)域上的 冷卻效果并且能夠按照需要確定。 冷卻環(huán)在逐漸變細(xì)的端部區(qū)域4上的附加點(diǎn)通過內(nèi)徑DRI給出，其中DRI處于放電容器的最大直徑Dmax的95%和25%之間的范圍內(nèi)。優(yōu)選DRI處于Dmax的80%和25%之 間。逐漸變細(xì)的端部區(qū)域4的壁厚TH如這里所示通常不是恒定的。優(yōu)選地，以環(huán)形的方式 設(shè)置的冷卻結(jié)構(gòu)件的方向如此選擇(圖6)，使得環(huán)形結(jié)構(gòu)件的附加點(diǎn)位于逐漸變細(xì)的端部 區(qū)域4的最窄位置外。通常，毛細(xì)管的入口構(gòu)成為平面25，該平面橫向于燈軸，由此必然產(chǎn) 生最窄位置。DRA是環(huán)形結(jié)構(gòu)件的外徑。
端部區(qū)域中的最小壁厚優(yōu)選為端部區(qū)域中的最大壁厚的20至80%，如該最大壁 厚尤其出現(xiàn)在逐漸變細(xì)處的開端。WD為放電容器的中央部的壁厚。環(huán)形結(jié)構(gòu)件13應(yīng)當(dāng)盡可能避免在逐步變細(xì)的端 部區(qū)域4中出現(xiàn)壁厚TH>WD，因?yàn)榉駝t在毛細(xì)管中出現(xiàn)增加的熱流并且這能夠?qū)е略黾拥?導(dǎo)熱損失。圖7示出放電容器30的實(shí)施例，在該放電容器30中放電容器的端部31沒有逐漸 變細(xì)，而是放電容器具有恒定的直徑DD。毛細(xì)管6位于塞子32中。環(huán)形結(jié)構(gòu)件作為另外的 塞子狀的圓柱形部件33插入在塞子32和端部31之間并且分別與塞子32和放電容器30
Ams口 °一體的冷卻結(jié)構(gòu)件應(yīng)當(dāng)大概軸向平行的，使得冷卻結(jié)構(gòu)件容易制成。然而有利的 是冷卻結(jié)構(gòu)件的幾何形狀可以改變且可以偏離于軸向平行性。因此，以巧妙的且有效的方 式避免放電容器的端部上的，尤其是在毛細(xì)管上的背反射。圖11示出實(shí)施例，在該實(shí)施例 中環(huán)形結(jié)構(gòu)件39具有軸向平行的基體40，該基體40圍繞著塞子，并且該基體40具有從軸 向外傾斜的輻射體，該輻射體的形狀為伸出的環(huán)形鰭或者各個(gè)釘41。也能夠沿軸線以連續(xù) 的方式在基體上設(shè)置多個(gè)釘。優(yōu)選地，輻射體相對(duì)于縱軸偏轉(zhuǎn)約90°，以最大程度地避免在毛細(xì)管6上的背反 射。有利的是，伸出的長(zhǎng)度AB明顯超出放電容器38的直徑DU以將任何背反射減少到最小程度。圖12示出實(shí)施例，在該實(shí)施例中作為輻射體43的盤狀的尾部設(shè)在基體40上，該 尾部相對(duì)于縱軸成約45°角。圖13示出實(shí)施例，在該實(shí)施例中背反射的問題能夠以其它方式解決。這里，環(huán)形 結(jié)構(gòu)件以尖的方式通向遠(yuǎn)離放電的端部，使得該環(huán)形結(jié)構(gòu)件的位于內(nèi)部的且朝向毛細(xì)管的 側(cè)壁如此倒角(44)，使得發(fā)出的放射在反射后以傾斜的方式向外到達(dá)毛細(xì)管上。為了更好 地抑制有害的紅外放射，此外優(yōu)選將紅外反射的涂層50以已知的方式設(shè)置在兩個(gè)面毛細(xì) 管和/或環(huán)形結(jié)構(gòu)件內(nèi)側(cè)的至少一個(gè)上。
權(quán)利要求
一種高壓放電燈，具有長(zhǎng)形陶瓷放電容器，所述放電容器具有中央部分和兩個(gè)端部以及軸線，其中所述端部通過密封件封閉，其中電極固定在所述密封件中，所述電極延伸進(jìn)入由所述放電容器包封的放電容積中，其中含金屬鹵化物的填充物容納在所述放電容積中，其特征在于，在至少一個(gè)端部上設(shè)置有環(huán)形結(jié)構(gòu)件，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)件與所述密封件間隔開并且圍繞所述密封件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)件的至少一個(gè)基體 (40)以軸向平行的方式向外延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述端部逐漸變細(xì)并且所述環(huán)形 結(jié)構(gòu)件設(shè)在逐漸變細(xì)的所述端部的區(qū)域中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述放電容器具有1.5至8的縱橫比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)件設(shè)在所述端部的 區(qū)域的最窄位置之外。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)件的外徑為恒定的 或者周期性地變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述密封件構(gòu)造為毛細(xì)管。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)件具有最多三個(gè)斷 開處。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)件的壁厚處于0.5至 3mm的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高壓放電燈，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)件的端側(cè)被倒角并 且尤其是設(shè)有涂層。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓放電燈，其特征在于，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)件具有軸向平行的 基體以及從縱軸向外傾斜的輻射體。
全文摘要
在高壓放電燈的陶瓷放電容器的端部上分別設(shè)有鄰近密封件的環(huán)形結(jié)構(gòu)件，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)件用于冷卻所述放電容器。所述環(huán)形結(jié)構(gòu)件隔開一定的距離環(huán)繞著密封件。
文檔編號(hào)H01J61/82GK101802974SQ200880108150
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者伯恩哈德·沙爾克, 克勞斯·施托克瓦爾德 申請(qǐng)人:奧斯蘭姆有限公司