被冷却的高压气体放电灯制造技术

本发明专利技术涉及被冷却的高压气体放电灯，它至少包括一个被冷却的灯泡（４３），该冷却灯泡气密封闭出一个充满气体的放电腔（４３１），在气体放电时，至少在该放电腔（４３１）内存在着不均匀的温度分布，该放电灯还包括一个带有冷却剂的冷却装置（７），该冷却装置产生定向的冷却剂流（９），其中，一冷却液作用于该灯泡（４３），该灯可以以更高的功率工作，并且这样提供该冷却剂流（９），即当该灯的功率消耗更高时，基本防止了灯泡（４３）失去任何透明性及气体冷凝。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及被冷却的高压气体放电灯，它至少有一个被冷却的灯泡，该灯泡气密封闭出一个充满气体的放电腔，在气体放电时，至少在该放电腔内存在着不均匀的温度分布，该放电灯还包括一个带有冷却剂的冷却装置，该冷却装置产生定向的冷却剂流。
技术介绍
因为其光学性能，高压气体放电灯(高亮度放电(HID)灯)且尤其是超高性能(UHP)灯被优选用于投射。对这种应用来说，需要尽可能成点状的光源以使电极尖端之间形成的电弧长度不超过约0.5mm-2.5mm。还希望光强度尽可能高并且光线的光谱成分尽可能自然。目前，可以用UHP灯最佳地获得这些性能。但是，在该灯的发展中必须必须同时满足两个基本要求一方面，在放电腔内表面上的最高温度必须不高到导致通常由石英玻璃制成的灯泡失去透明性。因此，这可能是成问题的，因为在电弧上方的区域因在灯的放电腔内的强对流被非常强烈地加热。另一方面，在放电腔(电弧室)内表面上的最冷位置必须仍处于这样高的温度，即水银仍不沉淀在那里，而是总体上使适量水银保持蒸发状态。对于填充有饱和气体的灯来说，尤其要注意这一点。这两个相互矛盾的要求导致了在最高温度与最低温度(通常是放电腔顶部与底部内表面处)之间的最大允许差值比较小。但是，由于内部对流的原因，在放电腔上方的区域主要被加热并且其导热性能只能通过相应地设计灯泡被有限地提高，因此，遵守这个最大差值比较困难，并且灯的功率提高很有限。原则上，可以通过空气冷却来提高相关的功率，在这里，由于空气的物理性能，只能从灯泡中散走有限的热量。空冷型灯在光学技术中是众所周知的。例如，在DE 1903117中描述了一种形成聚光探照灯的空气冷却型短弧灯。该聚光探照灯有一个用于在反射镜焦点处起作用的灯的反射镜和一个具有光密度的高功率点状光源，在用喷嘴将空气吹入灯泡内的情况下冷却该聚光探照灯。所述教导详细指出了本领域技术人员的假定条件，即这类高性能短弧灯必须具有人工的空冷效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供上述类型的高压气体放电灯且尤其是UHP灯或适用于投射的照明单元，其光谱性能至少保持在更宽的功率区内。如此实现本专利技术的目的，即一冷却液作用于灯泡上，该灯能够以更高的功率工作并且如此提供该冷却剂流，即在灯的功率消耗更高时，基本防止了该灯泡失去透明性以及防止了气体冷凝。该解决方案的主要优点不仅在于光线的光谱性能保持较高水平，而且该灯能够在较高的工作电压下工作，这意味着，在同样的灯电流的情况下，就能获得相应较高的灯功率。另一方面，如果灯功率保持相同，则只需要较小电流。结果，在对投射用途有意义的通常约为0.5mm-2.5mm的电极间距的情况下遇到严重磨损的电极具有长得多的使用寿命。因为使用了冷却液如水或含水混合物，所以能够在单位时间内得到更高热传输值。冷却液的选择前提是不应使光的光谱性能有明显变化。冷却剂流的性能如与灯泡限定区域的接触方式主要影响到灯泡散发热量。根据本专利技术，特别关注那些在灯工作时出现最高温度的灯泡区域。必须考虑例如成水平或垂直的灯的特殊安装位置，因为这主要影响了在放电腔内及因此在灯泡内的温度场的温度分布。本专利技术冷却系统的尺寸和设计的另一个准则就是在放电腔内的温度均匀分布。根据本专利技术的解决方案的一个优点是，灯和冷却装置可以互相协调工作。这尤其涉及设定的灯功率，在灯泡没有明显失去透明的情况下，不用冷却就能将够与额定功率相比将其提高约2-10倍。此外，通过协调工作如利用一控制电路，就保证了在确定灯内电压下降时就这样减弱冷却，即防止水银冷凝。从属权利要求涉及本专利技术的有利改进方案。本专利技术的一个特别有利的实施例是成短弧灯形式的且被用于投射的高压气体放电灯。在可以或必须可变地调整灯的功率消耗的情况下，根据灯的功率消耗来按规定控制由冷却装置产生的冷却剂流是适用的。除此之外或作为可选方式，优选这样的冷却装置工作，即冷却剂在常见的闭合回中流动。当该冷却剂流至少直接对准在放电腔上方的且因而定期处于最高温度下的灯泡区域时，所述冷却最有效。在水平安装灯的情况下，更多的冷却剂或所有冷却剂最好指向在一电极装置的对置电极尖端的上方的区域。依靠一个例如所谓的外壳，更多的或所有的冷却剂流可以指向此区域，在这里，该冷却剂流在外壳的上部区域内的体积流速比在下部区域内的高。当灯是垂直安装时，更多的或所有的冷却剂流最好指向在一电极装置的位于上电极尖端之上的区域。冷却剂流最好可以被导向上电极引线区域里导向流动。引导冷却剂流是特别适当的，因为在该灯泡区域内只发出很少量的光。因此，液体冷却对光的有关参数的影响不大。此外，最好在该灯的位于该放电腔上方的各安装位置中的区域具有比在下方的区域更高的传热系数。这尤其可以通过以下方式实现，即在该放电腔的下方和/或上方的区域内设有能够在本专利技术的意义上影响在那里的传热系数的机构和/或该灯泡的尺寸被确定为能够在本专利技术的意义上影响那里的传热系数。这样的热力工程和绝缘工程中本身已知的机构例如在涂覆在灯泡外表面上的绝缘层或绝缘膜。这样，传热系数通常能够更有效地得到控制。在灯的主要光锥之外，尤其在电极引线点附近，也可以使用不透明的涂层。这样，可以相当有效地影响传热系数。在放电腔下方的区域内，最好布置减小该灯泡的靠下区域的传热系数的机构，如涂覆在玻璃体的透明层或透明层。在这个意义上，位于该放电腔上方的区域的壁厚朝向靠下的区域增大。因此，在水平安装灯泡时，在一电极装置的对置的电极尖端上方的区域的壁厚最好朝向靠下的区域增大。利用根据权利要求4-7的实施例，能够进一步提高冷却效率，因此，可进以步提高灯功率并且至少保持其它性能如发光光谱或电弧电压。根据权利要求8和9，本专利技术的另一个方面的目的是使在放电腔内的温度分布尽量变均匀，因此，可以使用与现有技术相比原则上没有变化的灯泡。就此而言，在放电腔内的温度分布的均匀化最好通过使该灯绕在对置的所述电极尖端之间的假想轴线旋转来进行。或者，在放电腔内的温度分布的均匀化可以通过使灯在所谓的声共振区域内工作来进行。在此，按照如US5880561和US6225724所述的已知方式来利用声共振，以防止电弧向上弯曲并由此减小灯泡内的温差。此外，通过具有至少一个如权利要求1-9之一所述的高压气体放电灯的发光单元来实现本专利技术的目的。这样的发光单元尤其被用于需要400W以上直至7000W功率的投射目的。对于光强度很高的投射(如电子影院)来说，没有冷却的高压气体放电灯是不适用的，而具有空冷的高压气体放电灯也只是在一定程度上是适用的。附图说明参见下述实施例来说明描述本专利技术的这些及其它方面，其中图1以断面示意图表示高压气体放电灯(UHP灯)。图2表示在没有冷却时出现在放电腔区域内的温度分布状况。图3表示在利用本专利技术冷却时在电极电弧室区域内的温度分布状况。具体实施例方式图1以横断面示意图表示根据本专利技术的UHP灯，该灯处于水平安装位置。UHP灯有一个反射灯罩1，外壳的开口最好被一个前挡玻璃2封闭。前挡玻璃2形成一个光射出面并用于在灯损坏时保护周围事物。前挡玻璃2也可以被构造成用于所产生的光的滤光玻璃。一个电极装置4从与反射灯罩1的端部相对的开口起伸入外壳1内。电极装置4主要包括一个第一电极41和一个第二电极42，这两个电极位于一个灯泡43内，并且在电极的相反尖端之间，在灯泡43的一个放电腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被冷却的高压气体放电灯，它至少包括一个被冷却的灯泡（４３），该灯泡气密封闭出一个充满气体的放电腔（４３１），在气体放电时刻，至少在该放电腔（４３１）内存在不均匀的温度分布，该放电灯还包括一个带有冷却剂的冷却装置（７），该冷却装置（７）产生定向的冷却剂流（９），其特征在于，一冷却液作用于该灯泡（４３）上，该灯能以更高的功率工作，并且如此提供该冷却剂流（９），即当该灯的功率消耗更高时，基本防止了该灯泡（４３）失去透明性和气体冷凝。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H莫恩奇，JAJ斯托菲斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]