專利名稱：電弧管的充氣護(hù)罩的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及放電燈，更具體而言，涉及具有電弧管(arctube)的放 電燈，該電弧管被封閉在保護(hù)殼(containment envelope)中的冷卻氣體包圍。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的石英放電頭燈的光效率較差，這是因為必須在頭燈系統(tǒng)中吸收 電弧管發(fā)出的大量光(約30%或以上)，以主要避免頭燈光束中所不需要的眩 光。由于各種影響，包括液體金屬卣化物池(liquid metal halide pool)造成的 光散射、電弧的彎曲以及來自電弧管和護(hù)罩表面的反射，使得光源顯得明 顯大于電弧本身。頭燈例如汽車頭燈需要非常小的電弧管，汽車頭燈的表 觀光源長約5 mm或以下且直徑約2 mm或以下。為了獲得良好的光學(xué)性能， 期望使電弧管的外直徑為約2-3 mm或以下。已存在有關(guān)內(nèi)外直徑極小的陶 瓷電弧管的教導(dǎo)，例如WO 2004/023517 Al,但這種電弧管具有極高的內(nèi)部 溫度。當(dāng)在約35W下工作的陶瓷電弧管的外直徑為約2 mm并且隙寬(gap length)為約5 mm時，陶瓷電弧管上部內(nèi)表面的熱區(qū)溫度(hot spot temperature)(T3)達(dá)到高于1500 K，通常為約1700 K,然而陶瓷電弧管長壽 命的要求之一為T3低于約1500 K。需要在陶瓷電弧管的外部提供將T3溫 度降至1500 K以下的冷卻熱環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
一種燈，其包括電弧管，該電弧管具有透光殼和一對間隔電極。電弧 管被封閉在其外部的保護(hù)殼中的氣體介質(zhì)包圍。25。C時氣體介質(zhì)的至少10 mol。/o由He或H2或Ne或800。C時導(dǎo)熱率大于N2的其它氣體或它們的混合 物提供。保護(hù)殼可為護(hù)罩。透光殼外表面和護(hù)罩內(nèi)表面之間的間隙優(yōu)選小
于透光殼的外直徑。護(hù)罩的壁厚優(yōu)選大于護(hù)罩內(nèi)直徑的10%。電弧管具有 電弧部分。鄰近電弧部分的護(hù)罩第一部分的壁厚可大于與所述第一部分相
隔的護(hù)罩第二部分的壁厚。(a)護(hù)罩的壁厚或者(b)電弧管和護(hù)罩之間間隙的 厚度或者(c)護(hù)罩的壁厚和間隙的厚度兩者可以對有利地改善電弧管的軸向
溫度梯度有效的方式改變。電弧管縱向軸線可以對有利地改善電弧管的方
位角溫度梯度(azimuthal temperature gradient)有效的方式垂直偏離護(hù)罩縱向 軸線。


圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的燈；和
圖2圖示根據(jù)本發(fā)明替換性實施方案的燈。
圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的燈，其中僅沿鄰近弧光間隙(arcgap)的電弧管區(qū) 域的護(hù)罩壁厚。
圖4圖示根據(jù)本發(fā)明替換性實施方案的燈，其中僅沿鄰近弧光間隙的 電弧管區(qū)域的護(hù)罩壁厚。
圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的燈，其中電弧管安裝在垂直向上偏離護(hù)罩中心
的位置。
圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的燈，其中沿鄰近弧光間隙的電弧管區(qū)域電弧管 外表面和護(hù)罩內(nèi)表面之間的間隙減小。
圖7圖示4艮據(jù)本發(fā)明的燈，其中電弧管的電回流引線(electrical return lead)在電弧管外表面和護(hù)罩內(nèi)表面之間的間隙中位于電弧管垂直向上的位置。
圖8為含有N2的氣體混合物的導(dǎo)熱率曲線圖。
圖9a圖示根據(jù)本發(fā)明的燈，其中電弧管共軸(concentrically)定位在不對
稱護(hù)罩內(nèi)。
圖9b圖示根據(jù)本發(fā)明的燈，其中電弧管的縱向軸線位于不對稱護(hù)罩縱 向軸線垂直向上的位置。
圖IO顯示沿圖9a線10-10的護(hù)罩截面圖。
圖ll顯示圖IO所示護(hù)罩的替換性實施方案。
圖12顯示圖IO所示護(hù)罩的替換性實施方案(未顯示斷面線)。
具體實施例方式
在隨后的說明中，當(dāng)給定優(yōu)選范圍例如5至25(或5-25)時，是指優(yōu)選 至少為5并且單獨(dú)地且獨(dú)立地優(yōu)選不大于25。
參考圖1,示出了具有電弧管12的高強(qiáng)度放電燈10，例如金屬閨化物 燈，所述電弧管12容納在密封保護(hù)殼例如密封護(hù)罩14內(nèi)。電弧管12包括 容納常規(guī)填充物的放電空間34。護(hù)罩14容納填充冷卻氣體空間60的氣體 介質(zhì)或氣體或冷卻氣體或冷卻氣體介質(zhì)38，所述冷卻氣體空間60優(yōu)選在電 極26、 28端部之間的^L電空間34周圍的區(qū)域中包括電弧管12或透光殼16 外表面66和護(hù)罩內(nèi)表面64之間的間隙或間距62。間隙62優(yōu)選為環(huán)形間隙 并可具有均勻或不均勻的厚度。電弧管12包括優(yōu)選為柱狀或者替換性地為 長橢球狀、球狀或其它形狀的透光殼16(在圖1中示為管)，該透光殼氣密封 且兩端被第一立柱18和第二立柱20至少部分地堵住，所述立柱優(yōu)選為柱 狀，但也可為截面近似矩形或其它形狀的箍縮(pinched)幾何體。立柱18、 20可為石英或陶瓷，但也可為其它材料，例如鉬或本領(lǐng)域已知的其它高溫 金屬。電弧管12和透光殼16可為石英或者其它高溫透明或半透明材料， 但優(yōu)選陶乾，這是因為陶資對冷卻氣體38的滲透性較低并且具有高的溫度 極限，從而能夠?qū)崿F(xiàn)較小的電弧管12。燈10還包括分別與間隔電極26、 28電連接的導(dǎo)電體22、 24。導(dǎo)電體24固定在引線支架30的彎折端部分上， 所述引線支架以常規(guī)方式與基座32相連并且被電絕緣管例如石英或陶瓷管 36部分地包圍。盡管顯示引線支架30位于護(hù)罩14的外部而形成雙端護(hù)罩， 但在一些燈的構(gòu)造中，引線支架也可位于護(hù)罩14的內(nèi)部而形成單端護(hù)罩。 在單端護(hù)罩設(shè)計中，例如圖7所示，導(dǎo)電體22和24兩者在最接近基座32 的同一端饋通護(hù)罩14。除了本申請所說明的之外，上述燈10及其部件為常 M^的且為本領(lǐng)域已知的。
本發(fā)明可用于頭燈和汽車放電頭燈，但也可用于所有高強(qiáng)度放電燈以 及不太優(yōu)選的白熾燈和LED燈，并且具有任意光源殼，如本申請所述，當(dāng) 光源殼被氣密封氣體被動冷卻或者被緊密貼合光源殼的護(hù)罩或具有厚壁的 護(hù)罩或被具有任何所述優(yōu)勢的組合被動冷卻時，可使光源殼更小且更亮。 在汽車放電頭燈應(yīng)用中，包括殼或管16的電弧管12優(yōu)選由多晶氧化鋁、 多晶YAG或本領(lǐng)域已知的其他陶瓷制成。電才及端部之間的間距或弧光間隙 優(yōu)選為1-7、 2-6或約4mm,并且燈優(yōu)選在15-1000、 15-500、 15-100、 20-60、
30-40或約35W下工作。
殼16的內(nèi)直徑優(yōu)選小于2.6、 2、 1.5、 1.4、 1.3、 1.2、 U、 1、 0.9、 0.8、 0.7 mm,管或殼16的壁厚優(yōu)選為0.2-1、 0.3-0.8或約0.4 mm。管或殼16的 外直徑優(yōu)選小于6、 5、 4、 3、 2.5、 2.3、 2.2、 2.1、 2、 1.9、 1.8、 1.7、 1.6、 1.5、 1.4或1.3 mm。間距或間隙62(護(hù)罩14內(nèi)側(cè)64和管16外側(cè)66之間) 與殼16的外直徑之比優(yōu)選小于2、 1.5、 1、 0.8、 0.7、 0.6、 0.5、 0.4、 0.3、 0.2或0.1(對于He或其它有益氣體，不必為緊密貼合的護(hù)罩)。如果間隙62 為厚度均勻的環(huán)狀間隙，則其優(yōu)選小于2、 1.5、 1、 0.8、 0.7、 0.6、 0.5、 0.4、
0. 3、 0.2或0.1mm。護(hù)罩14優(yōu)選為圓柱狀，并且優(yōu)選具有均勻或基本均勻 的約0.5-6或1-3 mm或者優(yōu)選約2mm的壁厚且優(yōu)選具有大于護(hù)罩內(nèi)直徑的 10%、 20%、 30%、 40%、 50%、 60%、 70%、 80%、 90%、 100%、 150%或 200%的壁厚，并且優(yōu)選由石英制成，或者在溫度足夠低的情況下由硬質(zhì)玻 璃例如鋁硅酸鹽玻璃(例如GE 180型)或溫度極限足夠高的其它玻璃制成。 GE 180型玻璃通常具有以下組成(％): 60.3SiO2、 14.3A1203、 6.5 CaO、 0.02 MgO、 0.21 Ti02、 0.025 Zr02、 〈0.004 PbO、 0,02 Na20、 0.012 K20、 0.03 Fe203、 18.2BaO、 0.001Li2O、 0.25 SrO。護(hù)罩優(yōu)選具有小于10、 8、 6、 5、 4、 3、 2.8、 2.6、 2.5、 2.4、 2.2、 2、 1.9或1.8 mm的內(nèi)直徑，和小于20、 15、 12、 10、 8、 7、 6、 5.5、 5.3、 5.2、 5、 4.8、 4.6、 4.4、 4.2、 4或3.8 mm或者大 于20、 15、 12、 10、 8、 7、 6、 5.5、 5.3、 5.2、 5、 4.8、 4.6、 4.4、 4.2、 4或 3.8mm的外直徑。護(hù)罩14的內(nèi)直徑優(yōu)選小于5、 4、 3、 2、 1.5、 1.2、 1.1、
1、 0.8、 0.6、 0.5、 0.4、 0.3或0.2mm且大于管16的外直徑。殼16的外直 徑和護(hù)罩14的內(nèi)直徑之間的差優(yōu)選小于殼外直徑的4、 3、 2、 1、 0.8、 0.5 或0.3倍。電弧管12和管16可在護(hù)罩14內(nèi)居中或者可在護(hù)罩14內(nèi)偏離或 脫離中心。電弧管12和/或護(hù)罩14可為非圓柱狀，在這種情況下，在兩個 電極末端之間的中平面處測量上述尺寸。
護(hù)罩14和電弧管12之間的空間充滿氣體介質(zhì)或氣體或冷卻氣體38， 所述氣體優(yōu)選為Ne，或者更優(yōu)選為H2或He或在80(TC下導(dǎo)熱率大于N2的 其它氣體或它們的混合物，25X:時壓力優(yōu)選為0.01-10或0.1-10或0.1-5， 更優(yōu)選為0.3-3,更優(yōu)選為0.5-2，更優(yōu)選為約0.6-1.5，更優(yōu)選為約0.8atm。 由于具有高的導(dǎo)熱率，所述氣體介質(zhì)起到冷卻氣的作用以幫助冷卻電弧管 12。氣密封護(hù)罩中的傳統(tǒng)填充物通常為壓力為0.1-1.5 atm的>42氣。N2分子由于分子量較大(ami^28)而具有低于較輕氣體Ne(amu=20)、 He(amu^4)或 H2(ami^2)的導(dǎo)熱率。最關(guān)《建的800。C(氣體38的典型溫度)時的氣體導(dǎo)熱率 (W/m-K)為N2=0.07、 Ne=0.12、 He=0.38和H2=0.46。如圖1所示，電弧管 12被封閉在其外部的保護(hù)殼例如護(hù)罩14中的氣體介質(zhì)38包圍。25。C時優(yōu) 選氣體介質(zhì)38的至少10、 20、 30、 40、 50、 60、 70、 80、 90、 95、 97、 99 或99.9 %的(a)摩爾量和(b)壓力由Ne或He或H2或800。C時導(dǎo)熱率大于N2 的其它氣體或它們的混合物提供，更優(yōu)選由He提供。非所述冷卻氣之一的 氣體介質(zhì)38部分優(yōu)選為N2。
護(hù)罩14內(nèi)的氣體38的功能之一是抑制鎮(zhèn)流器(ballast)施加高壓(最高約 25 kV)點(diǎn)火脈沖時電弧管12外部電引線之間的氣體電擊穿。由于He具有非 常高的電離電位，因而He氣可充分抑制擊穿。在引線22和24的一些構(gòu)造 中，為了抑制燈點(diǎn)火過程中引線之間的電擊穿，除冷卻氣38之外可能還需 要包括N2氣分壓。在這種情況下，應(yīng)將相對于冷卻氣38(優(yōu)選Ne、 H2或 He)的N2分壓限制為抑制擊穿所需的最小N2量，從而獲得冷卻氣體的最大 冷卻效益。期望在電弧管外側(cè)和護(hù)罩內(nèi)側(cè)之間的區(qū)域中氣體的總導(dǎo)熱率最
The M丄T. Press, 1965， pp. 144-165)可知?dú)怏w混合物的總導(dǎo)熱率具有幾種不 同的估算方法，大多數(shù)具有以下形式
其中^和^為導(dǎo)熱率，x,和X2為各組成氣體的體積百分率；A,2和A^為可 隨組成的質(zhì)量和直徑以及溫度變化的系數(shù)。在Tsederberg的146頁上，給 出如下A,2的典型表達(dá)式(A2,具有互補(bǔ)的形式)
可利用等式1繪出如圖8所示的氣體混合物導(dǎo)熱率曲線，在圖8中比 較了氣體混合物的導(dǎo)熱率和傳統(tǒng)N2氣的導(dǎo)熱率。圖8中的各氣體混合物由 一定百分率(0-100%)的N2氣和作為其余部分的Ne、 He或H2氣中任一種的 混合物組成。氣體混合物的導(dǎo)熱率應(yīng)超出N2氣自身的導(dǎo)熱率(800。C時為 0.072W/m-K)至少20%,更優(yōu)選50%、 100%、 200%、 300%，最優(yōu)選400%, 使得800。C時氣體混合物38的導(dǎo)熱率應(yīng)至少為0.086,更優(yōu)選為0.108、0.144、
(等式1)0.216、 0.288，最優(yōu)選至少為0.359 W/m-K。因而，可知純He或H2為優(yōu)異 的冷卻氣體，此外Ne為良好的冷卻氣體。另外，由圖8可知，向He或H2 中加入N2，即使N2百分率高達(dá)80%或90%,仍可提供冷卻氣體(即導(dǎo)熱率
明顯超過N2自身的導(dǎo)熱率)。混合物中N2氣的百分率應(yīng)選擇為抑制所述引
線22和24之間高壓擊穿所需的最小百分率，在引線22和24之間施加燈 起動所需的點(diǎn)火電壓。從而提供氣體的最大冷卻優(yōu)勢。
盡管基于導(dǎo)熱率&和He為最佳氣體，但出于隨燈的具體應(yīng)用而改變 的其它設(shè)計方面的考慮，例如將冷卻氣體封閉在護(hù)罩內(nèi)，或者防止冷卻氣 侵入電弧管或燈點(diǎn)火過程中冷卻氣體的高壓擊穿，它們可能是不利的。認(rèn) 為800°C時導(dǎo)熱率大于N2的任何其它氣體可用作冷卻氣。Chemical Properties Handbook, 1999給出了 297種最常見的無機(jī)氣體和1296種有機(jī)氣 體的導(dǎo)熱率(氣體溫度的函數(shù))。如下列出80(TC時導(dǎo)熱率超過N2(80(TC時
k=0.072 W/m-K)的41種無才幾氣體:
分子式物質(zhì)名稱800。C時的導(dǎo)熱率
H2氫0.457
He氦-30.400
lie氦-40.378
i)2o氧化氘0.368
I〕2氘0.338
H3N氨0.200
FH氟化氫0.189
B2H6二硼烷0.179
CH4N2氰化銨0.153
D3N重氨0.145
B4H10四硼烷0.137
B2D6氖二硼烷(deuterodiborane)0.132
CH2BO羰基曱硼烷(borine carbonyl)0.125
H4Si硅烷0.125
B5H9戊硼烷0.125
B5Hh四氫戊硼烷0.120
Ne氖0.117
N204四氧化二氮0.115
H20水0.108
H3NO羥胺0.108
H6Si2乙娃烷0.098
FH3Si一氟硅烷0.093
B3H6N3三胺曱硼烷(borine triamine)0.087
FNO亞硝酰氟0.086
H3P磷化氫0.083
F3N三氟化氮0.082
CDN氰化氘0.082
()2氧0.078
H6OSi2二曱硅醚0.078
H202過氧化氫0.077
CH4N20尿素0.077
C1H4P氯化膦0.077
F2氟0.077
N20氧化亞氮0.077
I-I4N2肼0.076
NO氧化氮0.076
F2H2Si二氟硅烷0.076
CHN氰化氫0.075
F20氧化氟0.074
N02二氧化氮0.074
HN03硝酸0.073
如下列出800°C時的導(dǎo)熱率至少為N2(800°C時k=0.072 W/m-k)的兩倍的 31種有機(jī)氣體
分子式 物質(zhì)名稱 最小溫度 最大溫度 800°C時的
(K) (K) 導(dǎo)熱率
C2F6 六氟乙烷 195 700 0.272
C6H15N 三乙胺 273 1000 0.266C3H7N烯丙胺32610000.214
C4H61，3-丁二烯2508500.193
C3H80曱基乙基醚27310000.191
C4H80乙基乙烯醚30910000.185
C3H10N21,2-丙二胺39210000.181
CH4甲烷9714000.179
C4H8環(huán)丁烷28610000.178
C4H10O曱基異丙醚30410000.175
C6H12曱基環(huán)戊烷34510000.174
C4H60二乙烯基醚30110000.166
C3H6環(huán)丙烷24010000.162
C5HI2()曱基異丁醚33210000.162
C4H9N吡咯烷36010000.160
C4H40呋喃3059950.156
C6H10O環(huán)己酮40010000.154
C4H80四氫咬喃3389980.154
二仲丁醚39410000.151
C7H,40二異丙基酮39810000.151
C2H402曱酸曱酯30010000.151
C3H7N丙烯亞胺33410000.149
C5H10O曱基異丙基酮36810000.148
C6H140正丁基乙醚36510000.148
C2H7N二曱胺2739900.147
C6H120乙基異丙基酮38710000.147
C4H9NO嗎啉40110000.146
C3H402曱酸乙烯酯32010000.146
C6H120丁基乙烯基醚36710000.145
C3H6丙歸25010000.145
C3H603三碌烷3889980.144
由于可能在電弧管外側(cè)上沉積單質(zhì)碳而造成光阻和過熱，所以有機(jī)氣
體通常不是優(yōu)選的。
從上述無機(jī)氣體中排除所述無機(jī)氣體中毒性高的那些、對于燈用過于
昂貴的那些和導(dǎo)熱率沒有比N2大至少20。/。(為了相對于N2具有明顯的優(yōu)勢)
的那些，縮減為下列氣體
分子式物質(zhì)名稱80(TC時的導(dǎo)熱率
H2氫0.457
He氦-40.378
H3N氨0.200
B2H6二硼烷0.179
B4H10四硼烷0.137
CH2BO羰基曱硼烷0.125
I-I4Si硅烷0.125
B5H9戊硼烷0.125
B5Hn四氫戊硼烷0.120
Ne氖0.117
N204四氧化二氮0.115
H20水0.108
H3NO羥胺0.108
H6Si2乙硅烷0駕
FH3Si一氟硅烷0.093
B3H6N3三胺曱硼烷0.087
FNO亞硝酰氟0.086
此外，該列表中的幾種有利備選氣體在制備中難以控制，例如氫、氨
等。He和Ne安全、價廉、無化學(xué)活性且易于充入燈中。He非常有利，并 且當(dāng)將護(hù)罩設(shè)計為在燈的整個使用壽命內(nèi)包含He時He為優(yōu)選冷卻氣體。
25。C時N2氣(和/或除本發(fā)明教導(dǎo)的冷卻氣以外的其它耐高壓氣體)的 摩爾數(shù)和分壓優(yōu)選不大于氣體介質(zhì)38總摩爾數(shù)或總壓力的5、 10、 l5、 20、 25、 30、 35、 40、 45、 50、 60、 70、 80或90%。 25°C時優(yōu)選氣體介質(zhì)38摩 爾數(shù)和壓力的0.1-90或0.卜80或0.1-50或0.1-30或1-20或1-15或1-5%由
N2提供。 在燈的典型應(yīng)用中護(hù)罩14高的工作溫度下(通常為400-1000°C，更典型 地約500-700°C)， 一些具有高導(dǎo)熱率的優(yōu)選冷卻氣體(H2、 He、 Ne或其它 800。C時導(dǎo)熱率高于N2的氣體)的小直徑原子和分子通常易于擴(kuò)散透過石英 護(hù)罩。與比較重且較不利的氣體相比，通常較小且較有利的冷卻氣較快地 擴(kuò)散透過石英。通常，在不到100小時中，超過99%的He從具有典型溫度 (例如600。C)和典型石英壁厚(例如lmm)的石英護(hù)罩中損失掉。由于燈的典 型壽命為IOOO小時或以上，這種He損失程度是不合格的。透過典型護(hù)罩 材料(石英和玻璃)的H2損失速度通常與He損失速度相當(dāng)或更劣化，Ne和 較重氣體的損失通常優(yōu)于He但為較不利的冷卻氣體。幾種減少較優(yōu)選冷卻 氣體(特別是He和/或H2)透過護(hù)罩14的擴(kuò)散損失的方法包括但不限于在 護(hù)罩14的內(nèi)表面和/或外表面上提供擴(kuò)散阻擋層的涂層；或者在具有涂層或 沒有涂層的相互嵌套的一個或多個護(hù)罩中，利用對冷卻氣具有較低滲透性 的摻雜石英或玻璃或摻雜玻璃或玻璃和石英組合物的組合代替護(hù)罩14的石 英材料。合適的涂層包括薄膜，或者浸涂或溶膠-凝膠例如透明或基本透明 的高溫薄膜，有效地作為擴(kuò)散阻擋層以避免或基本避免或基本抑制或減少 氣體介質(zhì)38的擴(kuò)散損失。圖1顯示護(hù)罩14內(nèi)側(cè)上的膜40和外側(cè)上的膜42。 膜40和膜42可為約1 iim厚的氧化鉭或二氧化鈦或氧化鋁或二氧化鉿或其 它高溫透明材料或它們的組合的單層涂層，或者為二氧化鈦或氧化鉭或氧 化鋁或其它高折射率高溫光學(xué)薄膜層結(jié)合替換性氧化硅或其它低折射率高 溫光學(xué)薄膜層的本領(lǐng)域已知的多層(優(yōu)選總共2-100層，更優(yōu)選總共3-50層， 更優(yōu)選總共5-20層)干涉涂層(interference coating)(例如本領(lǐng)域已知的氧化鉭 -氧化硅或二氧化鈦-氧化硅干涉涂層)，所述多層干涉涂層同時作為氣體38 的擴(kuò)散阻擋層和改善燈的光學(xué)性能的抗反射或波長選擇性或方向選擇性涂 層。由于氧化鉭的高溫能力，在超高溫應(yīng)用中(例如大于600°C)，氧化鉭優(yōu) 選于二氧化鈦，但護(hù)罩14通常可設(shè)計為特別是在其外表面上足以使用二氧 化鈦涂層的冷卻條件下運(yùn)行?？赏ㄟ^CVD或濺射或蒸鍍或本領(lǐng)域已知的其 它方法施涂多層或單層涂層，并且還可通過本領(lǐng)域已知的較簡單的浸漬或 噴鍍方法施涂單層涂層。許多玻璃通常對He和H2和較優(yōu)選冷卻氣體的滲 透性低于石英，所述玻璃包括但不限于鈉鈣玻璃、硼硅酸鹽玻璃、鋁硅 酸鹽玻璃和鉛玻璃?？紤]到在燈中優(yōu)選無鉛成分并且在燈的許多應(yīng)用中需 要高溫玻璃，鋁硅酸鹽玻璃例如GE 180型玻璃為優(yōu)選的護(hù)罩材料。180玻
璃的退火溫度為785°C，該溫度通常高于護(hù)罩14內(nèi)側(cè)的最大溫度(通常為約 500-700°C)。在燈的設(shè)計中，也通常使用鋁硅酸鹽180玻璃，并且在180玻 璃和許多電弧管設(shè)計中的典型鉬引線22、 24之間可實現(xiàn)良好的氣密封。因 而，容納He護(hù)罩的優(yōu)選實施方案為經(jīng)涂覆的石英護(hù)罩，或者更優(yōu)選為玻璃 護(hù)罩，更優(yōu)選為經(jīng)涂覆的玻璃護(hù)罩，或更優(yōu)選為經(jīng)涂覆的鋁硅酸鹽玻璃護(hù) 罩。或者，容納冷卻氣的保護(hù)殼可為頭燈反光罩連同透鏡和合適的密封件， 或者為足夠大且冷的護(hù)罩(例如，與護(hù)罩14類似，不同的是該護(hù)罩的內(nèi)表面 與管16的外表面相隔至少0.2、 0.4、 0.6、 0.8、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 8或10 mm)，護(hù)罩材料可為本領(lǐng)域已知的玻璃或金屬而不是石英，這是因為已知玻 璃和金屬是優(yōu)于石英的He和H2擴(kuò)散屏障。例如，參考圖2，示出了具有電 弧管46的燈44，電弧管46容納在反射罩48和透鏡50內(nèi)并被反射鏡48和 透鏡50包圍，反射鏡48和透鏡50形成保護(hù)殼并將與氣體介質(zhì)或氣體38 相同的氣體介質(zhì)或氣體52氣密封閉或容納于其內(nèi)。電弧管46被封閉在反 射鏡48和透鏡50形成的保護(hù)殼內(nèi)的氣體介質(zhì)52包圍并冷卻。電弧管46 包括兩端被第一立柱56和第二立柱58至少部分堵上的透光殼54。電弧管 46如本領(lǐng)域所公知并可與電弧管12類似或相同。通過由金屬或玻璃制成基 底和/或表面涂層和/或施涂涂層(例如本申請所提到的涂層)，優(yōu)選使反射鏡 48和透鏡50防氣體52擴(kuò)散損失或抗氣體52擴(kuò)散損失。
氣體介質(zhì)38的導(dǎo)熱率與氣體的壓力無關(guān)，只要?dú)怏w介質(zhì)為連續(xù)態(tài)或流 體態(tài)而不是分子態(tài)。當(dāng)克努森數(shù)<< 1時發(fā)生自由分子態(tài)向連續(xù)態(tài)的轉(zhuǎn)變。 克努森數(shù)為無量綱流體參數(shù)，其等于氣體碰撞的平均自由程除以氣體泡殼 內(nèi)的典型空間尺寸(在這種情況下為電弧管外側(cè)和護(hù)罩內(nèi)側(cè)之間的間隙62)。 在與電弧管外側(cè)相隔的間隙62為1.0 mm的護(hù)罩中He冷卻氣體的Kn<0.01 時，He的壓力必須大于200 Torr。因而，如果最初在制燈過程中向護(hù)罩中 充入約1大氣壓(l bar, 760 Torr)的劑量，那么在燈的整個使用壽命內(nèi)足以 保留少至初始He量的30。/。。在適當(dāng)削弱He的冷卻效果的情況下，和/或在 護(hù)罩和電弧管之間的間隙大于1.0 mm的情況下，在燈的整個使用壽命內(nèi) He的必要保留量可大大低于30%。如果在燈的整個使用壽命內(nèi)存在相當(dāng)大 的He損失，并且如果為實現(xiàn)高壓擊穿絕緣添加了一定百分比的N2,那么在 燈的整個使用壽命內(nèi)必須保留的He量應(yīng)約大于N2的初始百分比，以保留 He對冷卻電弧管的重要作用。
通過使用包圍電弧管的冷卻氣體38，電弧管內(nèi)的T3溫度優(yōu)選低于 1700、 1600、 1500、 1475、 1450、 1425、 1400、 1375或1350 K，以j吏燈的 使用壽命較長。
作為示范性實施方案，本發(fā)明可在WO 2004/023517 Al(在此引入作為 參考)所述的裝置中實現(xiàn)。WO 2004/023517 Al教導(dǎo)護(hù)罩內(nèi)具有1.5 atm(25。C 時)的N2。根據(jù)3維有限元熱模型的結(jié)果，如果以1.5 atm (25。C時)的He 代替Np在石英護(hù)罩的護(hù)罩壁為2 mm厚并且護(hù)罩內(nèi)側(cè)和電弧管外側(cè)之間 的環(huán)形間隙為0.5 mm的情況下，在與WO 2004/023517 A1所述類似的陶乾 電弧管內(nèi)頂部中心熱區(qū)溫度T3將下降240 K。 He和N2的冷卻作用造成的 電弧管溫度降低隨電弧管和護(hù)罩的尺寸和溫度而變化，但冷卻作用通常在 約100-350K范圍內(nèi)。He優(yōu)于N2的熱優(yōu)勢可用于燈性能的其它改進(jìn)，例如 減小電弧管和/或護(hù)罩的尺寸。例如，參考WO 2004/023517 Al,如果電弧 管的尺寸保持不變(內(nèi)直徑ID-1.2 mm，外直徑OD=2 mm)且護(hù)罩內(nèi)直徑保 持ID二3 mm，那么為實現(xiàn)相同的T3溫度，使用He時可使護(hù)罩外直徑OD 小至5.2 mm,而使用N2時可使護(hù)罩外直徑小至7 mm。較小且較薄的護(hù)罩 使得在燈的光學(xué)性能方面或在燈的制造工藝方面能夠具有明顯的優(yōu)勢。尺 寸的明顯減小還源于電弧管12和管16的內(nèi)直徑ID和外直徑OD的減小。 例如，T3溫度下降240 K允許電弧管外直徑OD從約2.0 mm減小至約1.5 mm，電弧管的內(nèi)直徑也相應(yīng)減小。由于內(nèi)直徑ID的減小，在壁穩(wěn)定電弧(即 弧光間隙>>10)的情況下，電弧直徑(arc diameter)減小，使得電弧亮度通常 與電弧直徑成正例。通常，以冷卻氣體例如He代替N2可使電弧管內(nèi)直徑 ID減小約20-30%,從而使亮度提高約20-30%,由此能夠向聚束應(yīng)用 (beam-forming application)例如汽車頭燈、投影儀用燈或光導(dǎo)纖維等中的光 源提供明顯的性能優(yōu)勢。另外，通過冷卻氣體對電弧管的冷卻作用實現(xiàn)的 電弧管內(nèi)直徑ID減小使得電弧管頂部和底部之間的溫度差較小，這是因為 高壓氣體在電弧管內(nèi)的對流與ID-3近似成正例明顯下降。因而，例如電弧 管內(nèi)直徑ID減小約25%導(dǎo)致溫度差減小約兩倍。溫度差的減小以及內(nèi)直徑 ID 4交小造成的壓力驅(qū)動環(huán)向應(yīng)力(pressure-driven hoop stress)減小可4吏電弧 管外殼中的應(yīng)力明顯減小，從而為較長的燈用壽命提供可能性。另外，冷 卻氣體對電弧管的冷卻作用可使電弧管和/或弧光間隙縮短相同的尺寸，從 而還提高了光源的亮度。冷卻氣體38例如He的熱優(yōu)勢還可與冷卻優(yōu)勢組
合，所述冷卻優(yōu)勢源于減小電弧管外側(cè)和護(hù)罩內(nèi)側(cè)之間的間隙，并且另外 增大護(hù)罩的外直徑(或等價地，增大護(hù)罩的壁厚)。如下所述，冷卻電弧管的
的熱量的熱路徑具有四個基本要素，包括通過電弧管12壁的導(dǎo)熱性、通過
氣體介質(zhì)38的導(dǎo)熱性、通過護(hù)罩14壁的導(dǎo)熱性和最后通常通過對流和輻 射實現(xiàn)的向外部環(huán)境空氣的熱傳遞。對圓柱幾何體的傳熱方程的分析(包括 電弧管12、氣體介質(zhì)38和護(hù)罩14的導(dǎo)熱率典型值，以及護(hù)罩14內(nèi)部向外 界的傳熱系數(shù))表明對整個熱傳遞和電弧管內(nèi)部最終冷卻的主要限制在于氣 體介質(zhì)38的熱阻和護(hù)罩外側(cè)向外部環(huán)境空氣的熱傳遞，然而通過電弧管12 壁和護(hù)罩14壁的導(dǎo)熱性對電弧管溫度的影響不像其它兩個熱要素那樣大。 第一限制要素即通過氣體介質(zhì)38的熱阻與電弧管外側(cè)和護(hù)罩內(nèi)側(cè)之間的間 隙62的厚度近似成比例，并與氣體介質(zhì)的導(dǎo)熱率為反比關(guān)系。因而，如果 通過以He氣代替N2可使氣體介質(zhì)的導(dǎo)熱率提高到約為典型N2氣導(dǎo)熱率值 的四倍，那么對于放電頭燈的典型尺寸可通過將間隙62從約2 mm減小到 約0.5mm獲得相當(dāng)?shù)臒醿?yōu)勢。事實上，熱模型證實，通過將間隙62從約2 mm減小到約0.5 mm，使得T3下降至少100-200 °C ，從而能夠?qū)崿F(xiàn)均勻的 冷卻和/或較小的電弧管。制燈時通常難以將間隙62明顯減小到0.5或0.25 mm以下。通常，如果間隙小于電弧管的外直徑，更優(yōu)選小于0.5倍的電弧 管外直徑，或更優(yōu)選小于0.25倍的電弧管外直徑，或最優(yōu)選小于0.1倍的 電弧管外直徑，則小間隙62的熱優(yōu)勢明顯。另外，如果可增大護(hù)罩外側(cè)向 周圍空氣的熱傳遞，則可進(jìn)一步增強(qiáng)對電弧管的冷卻作用，從而能夠?qū)崿F(xiàn) 均勻的冷卻和/或較小的電弧管。通常通過對流和輻射實現(xiàn)的從護(hù)罩外側(cè)向 周圍空氣的熱傳遞通常與護(hù)罩的外表面積成比例，如果護(hù)罩的幾何形狀為 圓柱形或近圓柱形，所述外表面積通常與護(hù)罩的外直徑OD成比例。因而， 例如護(hù)罩的外直徑增大約20-50%或更多可明顯降低電弧管的溫度和/或?qū)?現(xiàn)較小的電弧管。假設(shè)護(hù)罩的內(nèi)直徑取決于電弧管的外直徑和電弧管外側(cè) 與護(hù)罩內(nèi)側(cè)之間的間隙62，那么提高護(hù)罩的外表面積要求較厚的護(hù)罩壁或 護(hù)罩具有紋理或波紋外表面。例如，對于護(hù)罩內(nèi)直徑為約5-10 mm且護(hù)罩 壁厚通常為lmm的放電頭燈典型尺寸，護(hù)罩壁厚加倍為2mm將使護(hù)罩外 直徑增大并使從護(hù)罩外表面的熱傳遞增加約40%-20%。較厚護(hù)罩的熱優(yōu)勢 隨護(hù)罩壁厚度的增加不斷增大，直到護(hù)罩壁的厚度達(dá)到稱作臨界半徑的厚
度。對于具有石英或玻璃外護(hù)套的典型放電頭燈的尺寸，臨界半徑為約160 mm。盡管制造護(hù)罩厚度明顯超過約1-3 mm的燈極為困難，但如果石英或 玻璃護(hù)罩可做得更厚直至約160 mm的極限厚度，則冷卻和/或較小電弧管 的熱優(yōu)勢將不斷改善。事實上，如圖3和圖4所示，如果護(hù)罩僅沿鄰近弧 光間隙的電弧管區(qū)域為厚壁，則能夠獲得對電弧管中最熱區(qū)(通常在電極之 間的電弧之上)的熱優(yōu)勢。在沿電弧管立柱的護(hù)罩區(qū)域中和電弧管立柱以外 的密封區(qū)域中護(hù)罩壁可明顯較薄，使得在立柱以外的密封區(qū)域中較薄的護(hù) 罩壁將簡化護(hù)罩的氣密封。另外，出于同樣的原因，僅需在鄰近弧光間隙 的區(qū)域中電弧管外側(cè)和護(hù)罩內(nèi)側(cè)之間為小間隙62。在電弧區(qū)域中護(hù)罩接近 電弧管使得該區(qū)域中電弧管的最熱部分明顯冷卻，并且在通常較冷的立柱 區(qū)域中護(hù)罩無需過于接近電弧管。這種情況如圖1所示。通常，如果護(hù)罩 壁的厚度大于護(hù)罩內(nèi)直徑的10%,更優(yōu)選大于護(hù)罩內(nèi)直徑的20%、 30%、 50%或75%，或更優(yōu)選大于護(hù)罩內(nèi)直徑的100%,則較厚護(hù)罩壁具有明顯的 熱優(yōu)勢。可組合由冷卻氣、間隙62和護(hù)罩外直徑產(chǎn)生的冷卻和/或較小電弧 管的優(yōu)勢，使得任意兩種優(yōu)勢的組合或全部三種優(yōu)勢的組合大于任意一種 作用單獨(dú)的優(yōu)勢。
考慮到護(hù)罩的冷卻作用隨間隙62的減小和/或護(hù)罩壁厚的增大而明顯 增強(qiáng)，因而可通過改變間隙62的大小和/或沿電弧管長度范圍的護(hù)罩壁厚來 設(shè)計電弧管中的溫度分布。特別是，希望降低電弧管最熱區(qū)(在水平點(diǎn)火電 弧管中通常位于電弧中部上方)的溫度，同時提高電弧管中最冷區(qū)(電弧管中 液體金屬卣化物池產(chǎn)生所需的光致氣體高蒸氣壓的位置，該位置通常位于 電弧管內(nèi)電極下面和/或電極后面的底部角落)的溫度。因而，通常希望降低 電弧上方接近電弧中部的區(qū)域中的電弧管溫度，同時提高電弧下方位于電 極下面和后面的區(qū)域中的電弧管溫度。這些溫差由于冷區(qū)溫度可能過低而 不利于燈的性能，并且在熱區(qū)過熱的情況下還不利于電弧管的強(qiáng)度，溫度 梯度本身還在電弧管特別是陶瓷電弧管中產(chǎn)生應(yīng)力，可能由于開裂或漏氣 造成電弧管提早失效。在水平點(diǎn)火電弧管中，方位角溫度梯度(即由頂部到 底部，特別是在電弧中部區(qū)域)和軸向溫度梯度(即從電弧中部到立柱端部， 特別是在接近電極的區(qū)域)造成特別值得關(guān)注的應(yīng)力。通過減小電弧管的內(nèi) 直徑ID(通過護(hù)罩構(gòu)造(包括冷卻氣體38和減小的間隙62和增大的護(hù)罩壁厚) 的冷卻作用實現(xiàn))或者通過設(shè)計電弧管外側(cè)和護(hù)罩內(nèi)側(cè)之間的間隙62厚度
和/或根據(jù)沿電弧管的軸向和/或方位角位置設(shè)計護(hù)罩壁的厚度，可實現(xiàn)通過 相對于熱區(qū)提高冷區(qū)溫度來提高電弧管的性能，或者通過降低熱區(qū)溫度來 提高電弧管的強(qiáng)度，或者通過降低電弧管中的應(yīng)力來延長燈的壽命。例如，
為了降低熱區(qū)溫度，如圖3和圖4所示，可使護(hù)罩壁沿電弧管的電弧區(qū)域 較厚，和/或如圖5所示電弧管可安裝在護(hù)罩軸線垂直向上的位置，使得電 弧管外側(cè)和護(hù)罩內(nèi)側(cè)之間的間隙在電弧管上方比在電弧管下方小。通過將
電弧管安裝在護(hù)罩軸線上方，也將減小方位角溫度梯度造成的應(yīng)力。
圖3顯示具有護(hù)罩14b和具有透光殼16b的電弧管12b的燈。護(hù)罩14b 具有加厚部分70,該加厚部分70沿護(hù)罩腰部具有均勻的厚度。如圖所示， 加厚部分70優(yōu)選比護(hù)罩其余部分或護(hù)罩鄰近部分基本上厚至少10、 20、 25、 30、 40、 50、 70、 90、 100、 120、 150、 200、 250、 300、 400或500%。力口 厚部分70優(yōu)選鄰近電弧管中部延伸或位于鄰近電弧管中部的位置，優(yōu)選居 中位于所示電極端部之間的中點(diǎn)，優(yōu)選鄰近整個放電空間34b(殼16b和兩 個立柱18b、 20b限定的空間)延伸、或如圖3所示鄰近兩電極端部之間的部 分(電弧管的電弧部分)延伸、或鄰近(a)放電空間34b或(b)兩電極端部之間的 空間或部分(電弧管的電弧部分)的至少10、 20、 30、 40、 50、 60、 70、 80、 卯或95%延伸。圖4顯示與圖3所示的燈基本相同的燈，該燈具有護(hù)罩14c 和具有透光殼16c的電弧管12c。護(hù)罩14c具有類似加厚部分70的加厚部 分70c,不同的是加厚部分70c處于護(hù)罩外側(cè)而不是護(hù)罩內(nèi)側(cè)?；蛘撸?加厚部分可部分處于護(hù)罩內(nèi)側(cè)且部分處于護(hù)罩外側(cè)。
如圖5所示，電弧管12d的縱向軸線可位于或固定在護(hù)罩14d縱向軸 線的上方(上方是指在燈使用期間的上方)，優(yōu)選在護(hù)罩縱向軸線以上至少 0.1、 0.2、 0.5、 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 10、 13、 15、 20、 25、 30、 35、 40、 45、 48%(與護(hù)罩內(nèi)直徑相比)。圖5示例對有利地改善電弧管的方位角 溫度梯度有效的構(gòu)造。
圖6顯示具有護(hù)罩14e和具有透光殼16e的電弧管12e的燈。圖6與圖 3類似，不同的是由護(hù)罩部分70e代替圖3中的加厚部分70,該部分70e 具有較窄或較小的內(nèi)外直徑但厚度不變。如對部分70的上述討論，該部分 70e同樣優(yōu)選鄰近電弧管中部延伸或位于鄰近電弧管中部的位置。部分70e 的內(nèi)直徑優(yōu)選比相鄰護(hù)罩14e部分的內(nèi)直徑小至少1、 2、 3、 5、 8、 10、 15、 20、 25、 30、 40、 50、 60、 70或80%。圖6示例一種可改變間隙62厚度以
有利地改善軸向溫度梯度的方法。
圖7顯示具有護(hù)罩14f和具有透光殼16f的電弧管12f的燈。導(dǎo)電體24f 與回路引線或引線支架30f電連接，所述回路引線或引線支架30f在電弧管 12f(和殼16f)外表面和護(hù)罩14f內(nèi)表面之間的間隙中在電弧管垂直向上的位 置延伸或位于電弧管垂直向上的位置(向上是指在燈使用期間向上)。絕緣套 72包套引線支架30f的一部分以防止電弧放電。通過這種構(gòu)造，來自電弧 管頂部(最需冷卻的位置)的部分熱量可傳導(dǎo)出去并通過金屬引線支架30f散 失。在間隙62區(qū)域中間隙62與引線支架30f直徑之比優(yōu)選小于5:1，更優(yōu) 選小于3:1、 2:1或1.5:1。
如圖9a和9b所示，在另一種實施例中，可相對于電弧管下方的護(hù)罩壁 厚度增大電弧管上方的護(hù)罩壁厚度。參考圖9a,顯示具有護(hù)罩14a和具有 透光殼16a的電弧管12a的燈。圖9b顯示類似的具有護(hù)罩14v和具有透光 殼16b的電弧管12b的燈。如圖所示，護(hù)罩14a和14b分別具有加厚部分 68、 69，所述加厚部分優(yōu)選基本上比護(hù)罩其余部分或相鄰護(hù)罩部分厚至少 10、 20、 25、 30、 40、 50、 70、 90、 100、 120、 150、 200、 250、 300、 400 或500%。加厚部分68、 79可類似圖3和圖4的加厚部分軸向延伸，并且 部分68、 69為護(hù)罩的上部或頂部并可為上部180度、150度、120度、卯 度、60度或其它角度(見圖10和12)，并且加厚部分68、 69可具有均勻的 厚度(見圖10和12)，或可以漸縮，以便當(dāng)壁接近頂部時變厚(見圖11)。圖 9a和9b的護(hù)罩構(gòu)造目的在于減小環(huán)向溫度梯度。與電弧管底部中心部分的 護(hù)罩壁厚度相比，在電弧管上方，特別是在電弧或放電空間正上方的電弧 管中部上方壁較厚的護(hù)罩14a、 14b造成電弧管的不均勻冷卻，與底部相比 向頂部提供更多的冷卻，從而明顯減小了電弧管中的環(huán)向溫度梯度和所造 成的應(yīng)力。(在前述討論中，電弧管的頂部是指使用過程中電弧管的頂部，
程中的電弧管底部熱。)不均勻的護(hù)罩壁厚還可結(jié)合象圖5那樣安裝電弧管 的優(yōu)勢，即，使電弧管縱向軸線垂直偏離并垂直高于護(hù)罩縱向軸線或位于 護(hù)罩縱向軸線上方(使用過程中)(如圖％所示)，從而具有減小電弧管中垂直 和環(huán)向溫度梯度的作用和減小所造成的應(yīng)力的作用。如圖6所示，在另一 種實施例中，電弧管外側(cè)和護(hù)罩內(nèi)側(cè)之間的間隙62可隨電弧管外直徑和/ 或護(hù)罩內(nèi)直徑的軸向變化而沿軸向改變。間隙62越小，護(hù)罩對電弧管局部
溫度的冷卻作用越大，使得直徑在電弧區(qū)域附近比在電弧管電極區(qū)域附近 小的護(hù)罩相對于電弧管的冷區(qū)有利地降低電弧管的熱區(qū)溫度。因而，在使 用過程中電弧管具有軸向溫度梯度。例如，可以有效降低熱區(qū)溫度(例如在 電弧管電弧室或電弧殼中部上方)的方式，從而以有利地改善軸向溫度梯度
的方式，(a)改變護(hù)罩壁厚、或者(b)改變電弧殼和護(hù)罩之間間隙的厚度、或 者(c)同時改變兩者。類似地，如果電弧管直徑在電弧附近較大且在電極附
近較小，并且護(hù)罩內(nèi)直徑在上述區(qū)域中為常數(shù)，那么護(hù)罩在電弧附近較接
球體)形電弧管和圓柱狀護(hù)罩的情況下可實現(xiàn)這種狀況。近橢球形電弧管通 ?？稍O(shè)計為在電弧和電極區(qū)域中具有更好的等溫分布，結(jié)合具有恒定內(nèi)直 徑的圓柱狀護(hù)罩，橢球電弧管將在更好的等溫分布下工作。另外，護(hù)罩的
冷卻作用越大(即間隙62越小，和/或護(hù)罩壁越厚，和/或冷卻氣體例如He)， 結(jié)合橢球電弧管的圓柱狀護(hù)罩的等溫效果越好。
盡管參考優(yōu)選實施方案對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可作出各種變化且可以等同特 征取代本發(fā)明的要素。另外，在不脫離本發(fā)明實質(zhì)范圍的情況下可作出各 種改變以使具體情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因而，本發(fā)明不限于預(yù)期 作為實施本發(fā)明的最佳方式的具體實施方案，但本發(fā)明包括落入所附權(quán)利 要求范圍內(nèi)的所有實施方案。
權(quán)利要求
1.一種燈，包括具有透光殼和一對間隔電極的電弧管，所述電弧管被封閉在其外部的保護(hù)殼中的氣體介質(zhì)包圍，25℃時至少10mol％的所述氣體介質(zhì)由He或H2或Ne或800℃時導(dǎo)熱率大于N2的其它氣體或它們的混合物提供。
2. 權(quán)利要求1的燈，其中25。C時至少80 mol。/。的所述氣體介質(zhì)由He提供。
3. 權(quán)利要求1的燈，其中25。C時所述氣體介質(zhì)的壓力為0.1-10 atm。
4. 權(quán)利要求1的燈，其中25。C時所述氣體介質(zhì)的0.1-90 mol。/。為N2。
5. 權(quán)利要求l的燈，其中所述保護(hù)殼為護(hù)罩，所述護(hù)罩具有內(nèi)表面和 內(nèi)直徑以及外表面和外直徑。
6. 權(quán)利要求5的燈，其中所述護(hù)罩的內(nèi)表面或外表面被涂層充分覆蓋，
7. 權(quán)利要求6的燈，其中所述涂層包含氧化鉭或二氧化鈦或氧化鋁或 氧化鉿或其它高溫透明材料或它們的組合。
8. 權(quán)利要求5的燈，其中所述透光殼具有外直徑，所述透光殼的外直 徑和所述護(hù)罩的內(nèi)直徑之間的差小于所述透光殼外直徑的兩倍。
9. 權(quán)利要求5的燈，其中所述護(hù)罩的外直徑和所述護(hù)罩的內(nèi)直徑之間 的差大于所述護(hù)罩內(nèi)直徑的20%。
10. 權(quán)利要求l的燈，其中所述透光殼為外直徑小于4mm的管。
11. 權(quán)利要求5的燈，其中所述護(hù)罩的外直徑小于8mm。
12. —種燈，包括具有透光殼和一對間隔電極的電弧管，所述電弧管 被封閉在其外部的保護(hù)殼中的氣體介質(zhì)包圍，所述透光殼具有外表面和外 直徑，所述保護(hù)殼為具有內(nèi)表面和內(nèi)直徑的護(hù)罩，所述透光殼的外表面和 所述護(hù)罩的內(nèi)表面之間存在間隙，所述間隙小于所述透光殼的外直徑。
13. 權(quán)利要求12的燈，其中所述間隙小于所述透光殼外直徑的一半。
14. 一種燈，包括具有透光殼和一對間隔電極的電弧管，所述電弧管 被封閉在其外部的保護(hù)殼中的氣體介質(zhì)包圍，所述透光殼具有外表面和外 直徑，所述保護(hù)殼為具有內(nèi)表面和內(nèi)直徑以及外表面和外直徑的護(hù)罩，所 述護(hù)罩在所述外表面和內(nèi)表面之間具有壁厚，所述護(hù)罩的所述壁厚大于所述護(hù)罩內(nèi)直徑的10%。
15. 權(quán)利要求9的燈，其中所述護(hù)罩的外直徑和所述護(hù)罩的內(nèi)直徑之 間的差大于所述護(hù)罩內(nèi)直徑的100%。
16. 權(quán)利要求8的燈，其中所述護(hù)罩的外直徑和所述護(hù)罩的內(nèi)直徑之 間的差大于所述護(hù)罩內(nèi)直徑的20%。
17. —種燈，包括具有透光殼和一對間隔電極的電弧管，所述電弧管 被封閉在其外部的護(hù)罩中的氣體介質(zhì)包圍，所述電弧管具有電弧部分，鄰 近電弧部分的護(hù)罩第一部分的壁厚大于與所述第一部分相隔的護(hù)罩第二部 分的壁厚。
18. —種燈，包括具有透光殼和一對間隔電極的電弧管，所述電弧管 被封閉在其外部的護(hù)罩中的氣體介質(zhì)包圍，所述電弧管在工作過程中具有 軸向溫度梯度，所述護(hù)罩具有壁厚，所述電弧管具有外表面，所述護(hù)罩具 有內(nèi)表面，所述電弧管的外表面和所述護(hù)罩的內(nèi)表面之間存在間隙，其中(a) 護(hù)罩的壁厚或者(b)間隙的厚度或者(c)護(hù)罩的壁厚和間隙的厚度兩者以對有 利地改善所述軸向溫度梯度有效的方式改變。
19. 一種燈，包括具有透光殼和一對間隔電極的電弧管，所述電弧管 被封閉在其外部的護(hù)罩中的氣體介質(zhì)包圍，所述護(hù)罩具有縱向軸線，所述 電弧管具有縱向軸線，所述電弧管縱向軸線以對有利地改善所述電弧管的 方位角溫度梯度有效的方式垂直偏離所述護(hù)罩縱向軸線。
20. 權(quán)利要求5的燈，其中所述透光殼具有外表面，所述燈包括與所 述電極之一電連接的引線支架，所述引線支架在所述護(hù)罩的內(nèi)表面和所述透光殼的外表面之間延伸。
21. 權(quán)利要求17的燈，其中電弧部分上方的護(hù)罩部分的壁厚大于電弧 部分下方的護(hù)罩部分的壁厚。
22. 權(quán)利要求12的燈，其中所述護(hù)罩具有縱向軸線，所述電弧管具有 縱向軸線，所述電弧管縱向軸線垂直偏離所述護(hù)罩縱向軸線。
全文摘要
提供一種具有電弧管的燈，電弧管具有透光殼。電弧管被封閉在保護(hù)殼例如密封護(hù)罩中的氣體介質(zhì)包圍。氣體介質(zhì)優(yōu)選為He或H₂或Ne或800℃時導(dǎo)熱率大于N₂的其它氣體或它們的混合物，以幫助冷卻電弧管。護(hù)罩的內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)可涂覆有擴(kuò)散阻擋層。為幫助冷卻電弧管的熱區(qū)，可減小護(hù)罩和透光殼之間的間隙，可加厚電弧附近的護(hù)罩壁部分，可使電弧管向上偏離護(hù)罩的縱向軸線，可使電弧管的回流引線位于護(hù)罩和電弧管之間。
文檔編號H01J61/02GK101371330SQ200680033838
公開日2009年2月18日 申請日期2006年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月14日
發(fā)明者伊麗莎白·A·古佐夫斯基, 加里·R·艾倫, 戴維·C·杜迪克, 斯維特蘭納·塞萊茲尼娃, 李建武, 維克托·K·瓦爾加, 羅伯特·巴蘭伊, 羅科·T·喬達(dá)諾, 阿戈斯頓·博羅茨基, 阿莫爾·S·馬萊 申請人:通用電氣公司