EP2281298B1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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EP2281298B1
EP2281298B1 EP09757440A EP09757440A EP2281298B1 EP 2281298 B1 EP2281298 B1 EP 2281298B1 EP 09757440 A EP09757440 A EP 09757440A EP 09757440 A EP09757440 A EP 09757440A EP 2281298 B1 EP2281298 B1 EP 2281298B1
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EP
European Patent Office
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surface area
discharge vessel
discharge lamp
pressure discharge
lamp according
Prior art date
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EP09757440A
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English (en)
French (fr)
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EP2281298A1 (de
Inventor
Patrick Müller
Klaus Stockwald
Herbert Weiss
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
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/30—Vessels; Containers
    • H01J61/33—Special shape of cross-section, e.g. for producing cool spot
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/82—Lamps with high-pressure unconstricted discharge having a cold pressure > 400 Torr
    • H01J61/827—Metal halide arc lamps

Definitions

  • the invention is based on a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • Such high-pressure discharge lamps are intended for operation with acoustic resonances and normally have a metal halide filling.
  • the WO'2005 / 088675 discloses a high pressure discharge lamp with ceramic discharge vessel having a metal halide fill, wherein in addition to Hg and Xe the metal halides NaJ, TlJ, CaJ2 and SEJ3 are used. Ce, Nd and / or Pr are used in particular as rare earth metals SE.
  • the wall load should be at least 30 W / cm 2 , based on the range of the discharge length between the electrodes. This lamp is intended for automotive applications and operates without acoustic resonance.
  • the object of the present invention is to provide a metal halide lamp suitable for use with acoustic resonance is provided, and which is characterized by high efficiency.
  • ceramic discharge vessels with metal halide filling are used for operation with acoustic resonances.
  • a high efficiency which can be in the range between 120 and 150 lm / W
  • the thermal conditions must be specifically improved.
  • an acoustically induced convection must be specifically driven for this, which scales according to certain rules with the surface of the discharge vessel.
  • novel thermal conditions can be enforced, which typically bring efficiency to heights of 140 to 150 lm / W.
  • the goal is to achieve a stable multi-cell convection. This can then be maintained over a large rated power range. For this, it is crucial to define areas of specific surfaces and to observe guidelines for them. A suitable characteristic for this is the power density.
  • ceramic discharge vessels for different power classes and luminous flux classes can be configured.
  • the invention specifically controls the convection flow in the operated with acoustic modes filling. This flow would result in an additional heat flow past the electrode tip towards the end of the discharge volume. This would require a heating of this end and also the cold-spot. To curb this heating, effective end cooling must be established so that the cold spot and the end of the discharge vessel are not overheated.
  • the aspect ratio is the ratio between the inner length and the inner diameter of the discharge vessel.
  • the discharge vessel has a longitudinal axis and is substantially cylindrical. It can also be slightly bulged in the middle. An operating mode for such lamps is, for example, in US 6,400,100 disclosed.
  • a discharge vessel which is cylindrical relative to the internal volume is used. It has an outer lateral surface as well as outer end faces and, if appropriate, inclined surfaces which extend up to the base points of tubular ends, according to the invention, in the form of capillaries.
  • the discharge vessel it is necessary to divide the discharge vessel into three sections transversely to the longitudinal axis.
  • the limit is in each case the tip of the electrode.
  • the solder on the longitudinal axis intersecting the tips defines a hot arc section in which the discharge arc extends. He gets relatively hot during operation.
  • the wall load in the region of this arc section should preferably be in the range 28 to 40 W / cm 2 .
  • This outer surface of the arc section is denoted by OH.
  • the surface of the underlying ends including inclined surfaces and end faces, which cause the cooling is denoted by OK. Since the discharge vessel has two ends, the surface of both ends must be used. As a rule, both ends are symmetrical, so each cooling surface has half of OK.
  • Cooling is particularly effective when the arc section, the OH is assigned, the high wall load W of at least 28 W / cm 2 reached in operation, while the entire surface OSUM, ie the sum of OH and OK, the much lower specific rated power from 17 to 22 W / cm 2 .
  • the surface OK in the area of the ends must be sufficiently large.
  • VK 0.15 to 0.35.
  • a value of 0.22 to 0.25 is preferred.
  • the wall thickness of the discharge vessel should preferably be dimensioned such that the specific rated power WI of the entire inner wall surface, which delimits the discharge volume, is 30 to 42 W / cm 2 . Preferred is a value for WI of 38 to 41 W / cm 2 .
  • the temperature gradient between the center point M, which is located centrally between the two electrodes, and the respective end point S of the discharge volume, which is closed by an end face, means, wherein the temperature is measured on the outside of the discharge vessel.
  • the distance along the axis projection between M and S is denoted by g.
  • the capillary should be constructed so that the temperature gradient TK over the inner axial length L of the capillary 30 to 45 K / mm, in particular 34 to 40 K / mm.
  • This value is higher than today's lamps (currently less than 30 K / mm). It is achieved by making the end structure as short as possible.
  • the following temperatures should be set with these dimensions. In the middle of the discharge vessel it should not exceed 1200 ° C, but at the end it should have dropped to a maximum of 1080 ° C at point S. Preferably, it should be in the range 1050 to 1070, best is a value below 1050 ° C.
  • a specific embodiment of the invention takes into account that, in order to support the cooling effect on the cooling end surface, a coating with increased NIR emissivity transparent in the visible spectral range is at least partially mounted on the outer surface OK of the discharge vessel.
  • NIR is meant a range of 0.8 to 3 ⁇ m (near infrared).
  • the typical NIR emissivity ⁇ of ceramics such as A1203 without coating is about 0.1.
  • the coating may extend over the entire end region, or only part of it.
  • the emissivity ⁇ can reach values of up to 0.8 in the case of graphite.
  • the long-wave IR radiation between 3 and 8 ⁇ m is partially reflected by the outer bulb and can not be used for local cooling of surface areas.
  • the radiation in the range up to 3 microns escape partially through the glass of the outer bulb.
  • the emissivity for this area can therefore be targeted with a Coating can be improved to support the cooling of the end area.
  • any high-temperature-resistant layer which is transparent in the visible spectral range, in particular graphite, but also transparent conductive layers or multilayer layers (for example ZrO 2 / ITO (indium-tin oxide)) is suitable as a coating, the outermost layer representing a conductive layer.
  • Conductive transparent high temperature resistant layers have the property of emissivity corresponding to their internal electron-plasma frequency. When a part of the area to be cooled is coated, its emissivity increases. Therefore, the cooling surface can be reduced in the end, down to a value of 60% of the surface without coating.
  • FIG. 1 An embodiment of a metal halide high-pressure discharge lamp 1 shows FIG. 1 , It has a ceramic discharge vessel 2, which is closed on two sides. It is elongated and has two ends 3 with seals 6. Inside the discharge vessel sit two electrodes 4 opposite each other.
  • the seals 6 are designed as capillaries, in which an electrode system 16 is sealed by means of glass solder 19. From the capillary 6 in each case a supply line 5, which is connected to the associated electrode 4 in a known manner, projects. This is in each case connected via a frame 7 with a contact in the base 13.
  • the discharge vessel contains a filling with metal halides, which is selected from the group of iodides of Na, Tl, Ca, rare earth metals (SE) alone or in combination.
  • metal halides which is selected from the group of iodides of Na, Tl, Ca, rare earth metals (SE) alone or in combination.
  • SE rare earth metals
  • the system is particularly suitable for the following filling system: NaJ, TlJ, CaJ2 together with SEJ3, where SE is at least one of the elements Ce, Pr, Nd.
  • FIG. 2 the end area is shown in detail.
  • the capillary 6 is here attached integrally to the discharge volume.
  • the end section begins at the tip of the electrode (dashed line, line a) and extends to the point where the capillary reaches its constant diameter (line b).
  • FIG. 3 shows an embodiment in which the discharge vessel is a cylindrical tube 20 with an aspect ratio of about 4.7.
  • the rated power is 70 W.
  • the total wall load is 19.5 W / cm 2 .
  • the wall load in the area between the tips of the electrodes (between the two lines a) is 34 W / cm 2 .
  • the ratio between the cooled surface (behind the tip of the discharge vessel including the end face at line b) and the heated surface (between the two lines a) between the electrodes is about 85%.
  • the ratio between the total surface area of the capillaries and that of the discharge vessel is 22 to 25%.
  • the wall load on the inner surface 21 (total) is 39.5 W / cm 2 .
  • the gradient of the temperature (measured on the outside of the discharge vessel) between the center M of the discharge vessel (exactly between the two electrode tips) and the point S on the outside of the end face closing off the discharge vessel is 15.5 to 19 K / mm.
  • the highest possible value is between 17.5 and 18.5 K / mm.
  • today's usual value is 12 to 15 K / mm.
  • a temperature gradient of 34 to 41 K / mm is achieved between the point TK1 at which the capillary starts (seen externally) and the end TK2 of the capillary. Preference is given to the highest possible value of 39 to 41 K / mm. In contrast, today's usual value is about 27 to 28 K / mm.
  • the ratio between the cooled and heated outer surface OK and OH of the discharge vessel should normally, ie uncoated, in the range 75 to 100%.
  • the Area of the cooled end can be chosen correspondingly lower down to 60% of the value without coating.
  • FIG. 4 shows an embodiment in which the surface of the end 3 is partially coated in the region of P.
  • the value of the ratio of OK to OH can be reduced by up to 20%. Overall, a value of 60 to 100% is recommended. If uncoated, a value of 75 to 100% should be kept if possible. Depending on the degree and extent of the coating and material, it can be lowered to 60%.

Landscapes

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

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung geht aus von einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Hochdruckentladungslampen sind für den Betrieb mit akustischen Resonanzen bestimmt und haben normalerweise eine Metallhalogenidfüllung.
    • Stand der Technik
  • Die WO'2005/088675 offenbart eine Hochdruckentladungslampe mit keramischem Entladungsgefäß, die eine Metallhalogenidfüllung hat, wobei neben Hg und Xe die Metallhalogenide NaJ, TlJ, CaJ2 sowie SEJ3 verwendet werden. Als Seltenerdmetalle SE finden vor allem Ce, Nd und/oder Pr Anwendung. Die Wandbelastung soll mindestens 30 W/cm2 betragen, bezogen auf den Bereich der Entladungslänge zwischen den Elektroden. Diese Lampe ist für Kfz-Anwendungen gedacht und wird ohne akustische Resonanz betrieben.
  • Eine ähnliche Hochdruckentladungslampe ist in EP 1 729 324 gezeigt. Hier ist die Möglichkeit des Resonanzbetriebs mit longitudinaler akustischer Resonanz im Detail beschrieben.
  • Weiter sei auf die Druckschrift US 2005/0194908 hingewiesen, die eine Hochdruckentladungslampe mit einem keramischen Entladungsgefäß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufweist, die für einen Betrieb mit einer Leistung von 200 W und mehr ausgelegt ist.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Metallhalogenidlampe anzugeben, die für den Betrieb mit akustischen Resonanzen vorgesehen ist, und die sich durch hohe Effizienz auszeichnet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
  • Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Grundsätzlich werden für den Betrieb mit akustischen Resonanzen keramische Entladungsgefäße mit Metallhalogenidfüllung verwendet. Um eine hohe Effizienz sicherzustellen, die im Bereich zwischen 120 und 150 lm/W liegen kann, hat sich gezeigt, dass die thermischen Bedingungen gezielt verbessert werden müssen. Für verschiedene Nennleistungen muss dazu gezielt eine akustisch induzierte Konvektion angetrieben werden, die nach bestimmten Regeln mit der Oberfläche des Entladungsgefäßes skaliert. Dadurch lassen sich neuartige thermische Bedingungen erzwingen, die die Effizienz typisch in Höhen von 140 bis 150 lm/W bringen.
  • Ziel ist es, eine stabile Mehrzellen-Konvektion zu erreichen. Diese kann dann über einen großen Nennleistungsbereich aufrechterhalten werden. Dafür ist entscheidend, Bereiche spezifischer Oberflächen festzulegen und Richtlinien dafür zu beachten. Eine geeignete Kenngröße dazu ist die Leistungsdichte.
  • Durch die Beschreibung der Skalierungsgesetze für die Verhältnisse von Oberflächen in Bezug auf die angewandte Nennleistung können keramische Entladungsgefäße für unterschiedliche Leistungsklassen und Lichtstromklassen konfiguriert werden.
  • Die Erfindung regelt gezielt die Konvektionsströmung in der mit akustischen Moden betriebenen Füllung. Diese Strömung würde zu einem zusätzlichen Wärmestrom hinter die Elektrodenspitze zum Ende des Entladungsvolumens hin führen. Dies würde eine Aufheizung dieses Endes und auch des cold-spot bedingen. Zur Eindämmung dieser Aufheizung muss eine effektive Endenkühlung etabliert werden, so dass der cold-spot und das Ende des Entladungsgefäßes nicht zu stark aufgeheizt werden.
  • Um eine Metallhalogenidlampe im longitudinalen akustischen Mode betreiben zu können, sollte die Geometrie des Entladungsgefäßes ein sog. Aspektverhältnis AV von mindestens 1,5 aufweisen. Bevorzugt liegt es im Bereich 3,5 bis 6, insbesondere ist AV = 4,5 bis 5, besonders geeignet ist ein Aspektverhältnis AV von 4,6 bis 4,8. Das Aspektverhältnis ist das Verhältnis zwischen der Innenlänge und dem Innendurchmesser des Entladungsgefäßes. Das Entladungsgefäß hat eine Längsachse und ist im wesentlichen zylindrisch. Es kann auch leicht in der Mitte ausgebaucht sein. Eine Betriebsweise für derartige Lampen ist beispielsweise in US 6 400 100 offenbart.
  • Bevorzugt wird ein bezogen auf das Innenvolumen zylindrisches Entladungsgefäß verwendet. Es hat eine äußere Mantelfläche sowie äußere Stirnflächen und ggf. Schrägflächen, die sich bis zu den Fußpunkten von rohrförmigen Enden, erfindungsgemäβ handelt es sich dabei um Kapillaren, erstrecken. Die äußere Mantelfläche plus die äußeren Schräg- und Stirnflächen definieren eine gesamte äußere Oberfläche OSUM, unter Ausschluss der Kapillaren oder von Stopfen. Setzt man die Nennleistung P in Beziehung zu dieser gesamten äußeren Oberfläche OSUM, so zeigt sich, dass für eine hohe Effizienz die so definierte spezifische Nennleistung PS = P/OSUM einen Wert von 17 bis 22 W/cm2 erreichen muss, während gleichzeitig die Wandbelastung hoch gehalten werden muss. Sie soll mindestens 28 W/cm2 erreichen.
  • Zum Verständnis der Erfindung ist es notwendig, in Gedanken das Entladungsgefäß quer zur Längsachse in drei Abschnitte zu unterteilen. Die Grenze ist dabei jeweils die Spitze der Elektrode. Das Lot auf die Längsachse, das die Spitzen schneidet, definiert einen heißen Bogenabschnitt, in dem sich der Entladungsbogen erstreckt. Er wird im Betrieb relativ heiß. Die Wandbelastung im Bereich dieses Bogenabschnitts soll bevorzugt im Bereich 28 bis 40 W/cm2 betragen. Diese äußere Oberfläche des Bogenabschnitts sei mit OH bezeichnet.
  • Die Oberfläche der dahinterliegenden Enden einschließlich schräger Flächen und Stirnflächen, die die Kühlung bewirken, sei mit OK bezeichnet. Da das Entladungsgefäß zwei Enden hat, muss die Oberfläche beider Enden herangezogen werden. In der Regel sind beide Enden symmetrisch, so dass jede kühlende Oberfläche die Hälfte von OK hat.
  • Eine Kühlung wird dann besonders effektiv, wenn der Bogenabschnitt, dem OH zugeordnet ist, die hohe Wandbelastung W von mindestens 28 W/cm2 im Betrieb erreicht, während die gesamte Oberfläche OSUM, also die Summe aus OH und OK, die deutlich geringere spezifische Nennleistung von 17 bis 22 W/cm2 aufweist. Mit anderen Worten muss die Oberfläche OK im Bereich der Enden genügend groß sein. Bevorzugt liegt das Verhältnis VH zwischen OK und OH bei 0,75 bis 1,00. Besonders bevorzugt liegt es im Bereich VH = 0,85 bis 0,90. Durch technische Kniffe wie Beschichtungen oder Vergrößerung der Oberfläche mittels Rippen oder Finnen im Bereich von OK kann VH modifiziert werden.
  • Günstig für die thermischen Bedingungen ist auch, wenn die Kapillaren nicht allzuviel Platz einnehmen. Ein bevorzugter Wert für das Verhältnis VK zwischen der gesamten Oberfläche OC der beiden Kapillaren einschließlich Stirnflächen und der gesamten Oberfläche des Entladungsgefäßes OSUM ist VK = 0,15 bis 0,35. Bevorzugt ist ein Wert von 0,22 bis 0,25.
  • Die Wandstärke des Entladungsgefäßes sollte bevorzugt so bemessen sein, dass die spezifische Nennleistung WI der gesamten inneren Wandfläche, die das Entladungsvolumen abgrenzt, bei 30 bis 42 W/cm2 liegt. Bevorzugt ist ein Wert für WI von 38 bis 41 W/cm2.
  • Bei Einhaltung derartiger Wandbelastungen und spezifischer Nennleistungen lässt sich ein geeigneter longitudinaler Temperaturgradient TE von 15,5 bis 19 K/mm im Bereich des Entladungsvolumen erzielen. Damit ist das Temperaturgefälle zwischen dem Mittenpunk M, der mittig zwischen den beiden Elektroden liegt, und dem jeweiligen Endpunkt S des Entladungsvolumens, das durch eine Stirnfläche verschlossen ist, gemeint, wobei die Temperatur außen am Entladungsgefäß gemessen wird. Die Entfernung entlang der Achsenprojektion zwischen M und S sei mit g bezeichnet.
  • Bevorzugt soll die Kapillare so konstruiert sein, dass der Temperaturgradient TK über die innere axiale Länge L der Kapillare 30 bis 45 K/mm, insbesondere 34 bis 40 K/mm, beträgt. Dieser Wert ist höher als bei heutigen Lampen (derzeit weniger als 30 K/mm). Er wird dadurch erreicht, dass die Endenstruktur so kurz wie möglich gemacht wird.
  • Mit diesen Abmessungen sollten sich folgende Temperaturen einstellen. In der Mitte des Entladungsgefäßes sollte sie höchstens 1200 °C betragen, am Ende sollte sie jedoch am Punkt S auf höchstens 1080°C abgefallen sein. Bevorzugt sollte sie im Bereich 1050 bis 1070 liegen, am besten ist ein Wert unterhalb von 1050 °C.
  • Diese Betrachtung ist unabhängig davon, ob die Endenkonstruktion in integraler Bauweise, Stopfen, etc. erfolgt.
  • Ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung berücksichtigt, dass zur Unterstützung des Kühleffekts an der kühlenden Endenoberfläche zumindest teilweise auf der äußeren Oberfläche OK des Entladungsgefäßes eine im sichtbaren Spektralbereich transparente Beschichtung mit erhöhter NIR-Emissivität angebracht ist. Mit NIR ist ein Bereich von 0,8 bis 3 um (nahes Infrarot) gemeint. Die typische NIR-Emissivität ε von Keramiken wie A1203 ohne Beschichtung ist etwa 0,1. Die Beschichtung kann sich über den gesamten Endenbereich, oder auch nur einen Teil davon, erstrecken. Die Emissivität ε kann dabei Werte von bis zu 0,8 im Falle von Graphit erreichen.
  • Die langwellige IR-Strahlung zwischen 3 und 8 µm wird dagegen z.T. vom Hüllkolben reflektiert und kann nicht zur lokalen Kühlung von Oberflächenbereichen herangezogen werden. Dagegen kann die Strahlung im Bereich bis 3 µm teilweise durch das Glas des Außenkolbens entweichen. Die Emissivität für diesen Bereich kann daher gezielt mit einer Beschichtung verbessert werden um die Kühlung des Endenbereichs zu unterstützen.
  • Als Beschichtung eignet sich jede im sichtbaren Spektralbereich transparente hochtemperaturfeste Schicht, insbesondere Graphit aber auch transparente leitfähige Schichten oder Multilayerschichten (z.B. ZrO2/ITO (Indium-ZinnOxid)), wobei die äußerste Schicht eine leitfähige Schicht darstellt. Leitfähige transparente hochtemperaturfeste Schichten haben die Eigenschaft einer ihrer inneren Elektronen-Plasmafrequenz entsprechenden Emissivität. Wenn eine Teilfläche des zu kühlenden Bereichs beschichtet wird, nimmt dessen Emissivität zu. Daher kann die kühlende Oberfläche am Ende verringert werden, und zwar herab bis zu einem Wert von 60% der Oberfläche ohne Beschichtung.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
    • Figur 1
    eine Metallhalogenidlampe mit keramischem Entladungsgefäß;
    Figur 2
    das keramische Entladungsgefäß im Schnitt im Detail;
    Figur 3
    eine Darstellung der relevanten Parameter am Entladungsgefäß;
    Figur 4
    eine Alternative für den Endbereich mit Beschichtung. Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Ein Ausführungsbeispiel einer Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe 1 zeigt Figur 1. Sie hat ein keramisches Entladungsgefäß 2, das zweiseitig verschlossen ist. Es ist längsgestreckt und hat zwei Enden 3 mit Abdichtungen 6. Im Innern des Entladungsgefäßes sitzen zwei Elektroden 4 einander gegenüber. Die Abdichtungen 6 sind als Kapillaren ausgeführt, in denen ein Elektrodensystem 16 mittels Glaslot 19 abgedichtet ist. Aus der Kapillare 6 ragt jeweils eine Zuleitung 5, die mit der zugeordneten Elektrode 4 in bekannter Weise verbunden ist, hervor. Diese ist jeweils über ein Gestell 7 mit einem Kontakt im Sockel 13, verbunden.
  • Als Füllung für das Entladungsgefäß eignen sich bekannte Metallhalogenidfüllungen, insbesondere enthält das Entladungsgefäß eine Füllung mit Metallhalogeniden, die ausgewählt ist aus der Gruppe der Jodide von Na, Tl, Ca, Seltene Erdmetalle (SE) allein oder in Kombination. Das System ist insbesondere für folgendes Füllsystem geeignet: NaJ, TlJ, CaJ2 zusammen mit SEJ3, wobei SE mindestens eines der Elemente Ce, Pr, Nd ist.
  • In Figur 2 ist der Endbereich im Detail gezeigt. Die Kapillare 6 ist hier integral an das Entladungsvolumen angesetzt. Der Endenabschnitt beginnt in Höhe der Spitze der Elektrode (gestrichelt eingezeichnet, Linie a) und erstreckt sich bis zu dem Punkt, an dem die Kapillare ihren konstanten Durchmesser erreicht (Linie b).
  • Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Entladungsgefäß ein zylindrisches Rohr 20 mit einem Aspektverhältnis von ca. 4,7 ist. Am leicht verjüngten Ende ist ein Stopfen 6 in die Rohröffnung des Endes eingesetzt und mtitels Glaslot abgedichtet. Die Nennleistung beträgt 70 W. Die gesamte Wandbelastung ist 19,5 W/cm2. Die Wandbelastung im Bereich zwischen den Spitzen der Elektroden (zwischen den beiden Linien a) ist 34 W/cm2. Das Verhältnis zwischen gekühlter Oberfläche (hinter der Spitze des Entladungsgefäßes einschließlich der Stirnfläche bei Linie b) und geheizter Oberfläche (zwischen den beiden Linien a) zwischen den Elektroden beträgt hier etwa 85%. Das Verhältnis zwischen der gesamten Oberfläche der Kapillaren und der des Entladungsgefäßes ist 22 bis 25%. Die Wandbelastung an der inneren Oberfläche 21 (gesamt) ist 39,5 W/cm2.
  • Der Gradient der Temperatur (außen am Entladungsgefäß gemessen) zwischen der Mitte M des Entladungsgefäßes (genau zwischen den beiden Elektrodenspitzen) und dem Punkt S außen an der Stirnfläche, die das Entladungsgefäß abschließt, beträgt 15,5 bis 19 K/mm. Bevorzugt ist ein möglichst hoher Wert zwischen 17,5 und 18,5 K/mm. Dagegen ist ein heute üblicher Wert 12 bis 15 K/mm.
  • In ähnlicher Weise gilt für den Temperaturgradienten TK entlang der Kapillare, dass zwischen dem Punkt TK1, an dem die Kapillare beginnt (außen gesehen) und dem Ende TK2 der Kapillare ein Gradient der Temperatur 34 bis 41 K/mm erzielt wird. Bevorzugt ist ein möglichst hoher Wert von 39 bis 41 K/mm. Dagegen ist ein heute üblicher Wert etwa 27 bis 28 K/mm.
  • Das Verhältnis zwischen gekühlter und geheizter äußerer Oberfläche OK und OH des Entladungsgefäßes soll normalerweise, also unbeschichtet, im Bereich 75 bis 100 % liegen. Bei Verwendung einer NIR-emissiven Beschichtung kann die Fläche des gekühlten Ende entsprechend geringer gewählt werden bis herab zu 60% des Wertes ohne Beschichtung.
  • Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Oberfläche des Endes 3 teilweise im Bereich von P beschichtet ist.
  • Obige Verhältnisse gelten vor allem für A1203-Keramik. Bei anderen Keramiken wie AlN oder Saphir oder Mischsystemen gelten aber ähnliche Bedingungen.
  • Im Falle einer Beschichtung kann sich der Wert des Verhältnisses OK zu OH um bis zu 20 % verringern. Insgesamt ist ein Wert von 60 bis 100 % empfohlen. Unbeschichtet sollte möglichst ein Wert von 75 bis 100 % eingehalten werden. Je nach Grad und Umfang der Beschichtung und Material kann er auf bis zu 60% abgesenkt werden.

Claims (7)

  1. Hochdruckentladungslampe mit einem längsgestreckten keramischen Entladungsgefäß (2), an dessen Enden (3) jeweils ein Elektrodensystem (16) mit einer zur Entladung hin zeigenden Elektrodenspitze (4) in einer Abdichtung (6) gehaltert ist, wobei die Abdichtung rohrförmig ist und eine Kapillare mit außen abschließender Stirnfläche des Entladungsgefäßes umfasst, wobei das Entladungsgefäß ein Aspektverhältnis AV von mindestens 1,5 besitzt, eine Metallhalogenidfüllung aufweist und eine Wandbelastung, bezogen auf eine äuβere Oberfläche OH im Bereich der Entladungslänge zwischen den Elektroden, von mehr als 25 W/cm2 besitzt, wobei die spezifische Nennleistung PS der gesamten äußeren Oberfäche OSUM des Entladungsgefäßes im Bereich zwischen 17 und 22 W/cm2 liegt, während gleichzeitig die Wandbelastung im Bereich der Oberfläche OH, der sich zwischen den Spitzen der Elektroden erstreckt, im Bereich zwischen 28 und 40 W/cm2 liegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe für den Betrieb mit longitudinaler akustischer Modulation vorgesehen und derart ausgelegt ist, dass im Betrieb der Gradient TE der Temperatur zwischen einem Mittenpunkt (M) des Entladungsgefäßes und einem Endpunkt (S) in Höhe der Stirnfläche_bei 15,5 bis 19 K/mm liegt.
  2. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Kühlung der Enden bewirkende Oberfläche OK, die außerhalb von OH liegt, zwischen 60 und 100%, bevorzugt 75 und 100 %, von OH ausmacht.
  3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Oberfläche OC der beiden Kapillaren und der Oberfläche OSUM des Entladungsgefäßes zwischen 15 und 35 % liegt.
  4. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Nennleistung der gesamten inneren Oberfläche des Entladungsgefäßes bei 30 bis 42 W/cm2 liegt.
  5. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Gradient TC der Temperatur zwischen dem Fußpunkt der Kapillare und dem Endpunkt der Kapillare zwischen 30 und 45 K/mm liegt.
  6. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Oberfläche OK des Endenbereichs mit einer NIR-Beschichtung beschichtet oder mit einer die Oberfläche vergrößernden Struktur, insbesondere mit Finnen oder Rippen, versehen ist.
  7. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Entladungsgefäß eine Füllung mit Metallhalogeniden enthält, die ausgewählt ist aus der Gruppe der Jodide von Na, T1, Ca, Seltene Erdmetalle allein oder in Kombination.
EP09757440A 2008-06-03 2009-05-28 Hochdruckentladungslampe Not-in-force EP2281298B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008026522A DE102008026522A1 (de) 2008-06-03 2008-06-03 Hochdruckentladungslampe
PCT/EP2009/056536 WO2009147058A1 (de) 2008-06-03 2009-05-28 Hochdruckentladungslampe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2281298A1 EP2281298A1 (de) 2011-02-09
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