BRPI0615086A2 - modelo de lámpadas pulsadas de luz intermitente de alta potência - Google Patents

Abstract

MODELO DE LáMPADAS PULSADAS DE LUZ INTERMITENTE DE ALTA POTêNCIA. As lâmpadas pulsadas de luz intermitente de alta potência de saída de banda ampla são úteis em muitas aplicações, e quando especificamente otimizadas, podem se tornar uma excelente fonte de luz ultravioleta (UV), a qual é particularmente útil para aplicações de processamento de materiais foto-quimicamente induzidos. Múltiplos fatores envolvidos com a produção de pulsos de luz de alta potência podem em certos casos afetar adversamente a operação da lâmpada ultravioleta, desse modo resultando no desenvolvimento de micro-rachaduras nos invólucros de lâmpada e subseqúente limitação na vida útil da lâmpada. Fatores similares podem ser responsáveis por uma absorção aumentada de radiação UV pelos componentes da lâmpada e degradação da eficiência da lâmpada. Essa invenção descreve novos modelos de lâmpadas de luz intermitente que permitemuma nova geração de alta potência e desempenho conforme exigido, por exemplo, por muitas aplicações de foto-processamento em grande escala. Essa invenção alivia singularmente, e vantajosamente, o desenvolvimento de micro-rachaduras e falha, e produz eficiência elétrica, estabilidade das características óticas da lâmpada, e vida útil em serviço, que são drasticamente aperfeiçoadas.

Description

MODELO DE LÂMPADAS PULSADAS DE LUZ INTERMITENTE DE ALTA

POTÊNCIA

INVENTORES:

Robert M. Lantis, Boris Zlotin, Peter Ulan,Vladimir Proseanic, e Gafur Zainiev

PEDIDO RELACIONADO:

Esse pedido de patente reivindica prioridade paraPedido Provisório US 60/710.886 depositado em 25 de agostode 2 005 o qual é aqui incorporado, integralmente, comoreferência.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere aos modelos delâmpada pulsada de luz intermitente para produzir luz debanda ampla pulsada de alto desempenho e de potência muitoelevada (pico e média), assim como lâmpadas para produzirluz ultravioleta pulsada (PUV). Especificamente, a presenteinvenção se refere aos modelos de lâmpada que reduzem adegradação e quebra da lâmpada, e produzem esfriamentoaperfeiçoado da lâmpada, e eficiência de saídaelétrica/ótica da banda de emissão espectral desejada.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

É sabido que os modelos de sistema para lâmpadasde luz intermitente de alta potência incluem tipicamente osseguintes componentes: 1) Tubo de lâmpada ou invólucro delâmpada feito de material tubular com transparênciaadequada para a banda(s) de emissão espectral desejada (porexemplo, quartzo do tipo-UV para irradiação UV) , e cheiascom gás ou gases tal como xenônio, criptônio, ou outrogás(es) adequado; 2) Eletrodos localizados em extremidadesopostas do tubo, conectados a uma fonte de alta voltagem eproduzindo uma descarga elétrica no gás(es); 3) Camisaenvolvente ou segundo tubo de material adequadamentetransparente em torno da circunferência do invólucro dalâmpada, proporcionando um volume para circular de fluidode esfriamento (gás ou ·líquido) entre as superfíciesexteriores da lâmpada e a superfície interna da camisa. Talfluido de esfriamento proporcionando a remoção do calorexcessivo desenvolvido durante operação da lâmpada.

Embora existam muitos estilos e métodosconhecidos para operar as lâmpadas intermitentes, é maiscomum para operação da lâmpada de luz intermitente de altapotência abranger alguma versão de três modos típicos deoperação: um modo de inflamação, um modo aquecimento lento,e um modo intermitente. 0 modo de inflamação provêionização inicial do gás dentro do tubo por intermédio deum inflamador especial. 0 modo de aquecimento lento (dereserva) é provido por uma pequena corrente que suporta umbaixo nível de ionização de gás, constante, dentro do tubo.O modo intermitente é produzido por uma descarga de altavoltagem e de energia máxima elevada, curta, dentro dotubo, a descarga tendo uma duração entre microssegundos emilissegundos, e desenvolvendo pulsos com energia máxima apartir de um a centenas de megawatts.

A demanda crescente por novas aplicações paraenergia de processamento UV aumentada tem, em muitos casos,exigido desempenho de lâmpada de luz intermitente muitoaperfeiçoada em relação às capacidades da geração delâmpadas PUV antes dessa invenção. Em comparação com osmodelos de lâmpada de luz pulsada anteriores, essa novageração de lâmpadas de luz pulsada de alta potência edesempenho é fisicamente caracterizada por um espaçamentode anódio/catódio de comprimento muito mais longo (porexemplo, por um fator de três ou mais) , com um aumentosubseqüente no comprimento, peso, e perfil de alongamentoda lâmpada. Em comparação com os modelos anteriores delâmpada de luz pulsada, essa nova geração de lâmpadas deluz pulsada de elevada potência e alto desempenho écaracterizada eletricamente por pulsos com correntesmaiores (magnitude média e/ou máxima), comprimentos de arcomais longos (espaçamento de anódio/catódio), e voltagens deoperação exigidas superiores. Para estender as capacidadestanto de energia como de desempenho além da geração pré-existente das assim chamadas lâmpadas de luz intermitentede média/alta potência, são exigidos novos métodos emodelos. Por exemplo, desinfecção e remediação de água emgrande escala constituem apenas uma aplicação onde ageração mais antiga de lâmpadas PUV mostrou deficiência e,portanto, não sendo consideradas pela indústria comocompletamente adequadas para a tarefa. Uma nova geração delâmpadas ultravioletas intermitentes de potência edesempenho superiores tanto é desejável como vantajosa. Umaluz UV pode efetivamente desinfetar através de uma amplagama de patógenos visados. Em contraste acentuado com osdesinf etantes químicos tais como cloro, a luz UV podedesinfetar sem afetar adversamente o gosto, odor ousegurança da água e é particularmente eficaz contraprotozoários, tais como Cryptosporidium Parvum.

Adicionalmente, os sistemas UV intermitentes,especificamente, podem fornecer vantajosamente umaeficiência de saída de luz UV consistente apesar dequaisquer mudanças de temperatura ambiente e/ou da lâmpada,e realizações de ciclos de "ligar" e "desligar" energia UVmomentâneas, níveis de saída de energia UV instantementevariáveis e precisas por toda a faixa de 0 a 100%.

Importantemente, PUV também pode funcionar sem o mercúrioque representa um risco, nem o potencial explosivo criadopelas temperaturas e pressões elevadas do invólucro dalâmpada que caracterizam as lâmpadas UV de média pressão deonda contínua (CW) convencionais. Além disso, sabe-se queas lâmpadas de mercúrio CW (entre outras) têm um problemainerente de degradação de desempenho devido a violaçõesinduzidas por gradiente térmico (atração de minerais) dascamisas de esfriamento da lâmpada. Portanto, é vantajosocriar sistemas UV intermitentes com a capacidade de atenderàs exigências de aplicações de processamento UV de grandeescala.

É de conhecimento dos praticantes da técnica quea geração anterior de lâmpadas PUV, embora demonstrandovantagens potenciais muito atraentes e benefícios, nuncaforam empregadas e forma bem-sucedida em uma grande escala,e aparentemente foram relegadas ao trabalho de laboratórioe/ou aplicações restritas de potência relativamente baixa.

Problemas conhecidos incluem vida útil inaceitavelmentecurta, eficiência de saída elétrica/ótica não-competitiva,saída UV inconsistente, e saídas de energia e espectral UVque não combinam bem com a aplicação visada. Os registrosmostram que a durabilidade da lâmpada era limitada por umaou mais combinações de saída UV rapidamente em declínio,envelhecimento excessivo da lâmpada que degradava e entãoprematuramente impedia a operação, e/ou falha catastróficado material de invólucro da lâmpada. Eficiências de saídaelétrica/UV estavam dentro da faixa de 5% a 9%, que secompara desfavoravelmente com a faixa prática aproximada de17% a 35% típica das lâmpadas UV de mercúrio CV. A saída UVda geração prévia de lâmpadas PUV se tornouprogressivamente menos consistente (em termos de energiapor pulso e características espectrais) com tentativaseventualmente mal-sucedidas de avançar em direção apotências de saída superiores.

A razão principal para esses problemaslimitadores é que nem os modelos e lâmpada, nem os modelosde fornecimento de energia pulsada, são substancialmentediferentes da tecnologia de lâmpada de luz intermitenteconvencional que tem estado em uso por muitas décadas emsistemas de desempenho relativamente inferior. Uma pesquisarigorosa da técnica anterior revela que não há derivaçõesinovadoras a partir dos modelos padrão de lâmpada de luzintermitente, que permitam o escalonamento da tecnologiapara níveis de potência e desempenho que atualmente sejamdesejáveis para certas aplicações. Na realidade, os modelosdos sistemas de lâmpadas de luz intermitente que falham ematender os critérios de desempenho recentemente maisestendidos são, em essência, idênticos aos modelostradicionalmente usados em sistemas menores, menosexigentes, e de desempenho inferior.

Os praticantes da técnica estão cientes doconhecimento há muito estabelecido relacionado às váriastécnicas padrão para projetar e acionar lâmpadas de luzpulsada. Embora essas técnicas apresentem uma tendência debom funcionamento dentro da base de aplicaçõesestabelecidas, amplas, para quais esses modelos foramincorporados, sabe-se que a extensão simples desses modelose métodos padrão para a classe mais exigente de lâmpadasPUV de potência muito elevada é considerada ineficientepara a tarefa.

Para obter as potenciais vantagens das lâmpadasUV de luz intermitente de potência muito elevada, énecessário criar modelos de lâmpada inovadores e singularesatravés dos quais essa tecnologia seja possibilitada, dessemodo inventando uma nova geração integral de lâmpadas deluz intermitente de capacidade e desempenho superiores. Osmétodos de projeto para a geração mais antiga de lâmpadasde luz intermitente de desempenho e potência inferior sãoinadequados para a tarefa; essa invenção proporciona assoluções necessárias.

Existem múltiplas causas para a tensãopotencialmente deletéria a qual essa nova geração delâmpadas de luz intermitente de alto desempenho pode estarsujeita, tal como esforço induzido por compressão e tensão,esforço induzido por expansão e contração térmica, esforçode tração resultante das deformações induzidas, aquecimentoassimétrico e deformação do invólucro resultando em umaflexão do invólucro da lâmpada, e oscilações deressonância.

Por exemplo, uma característica típica daslâmpadas de luz intermitente é que, começando com oprincípio do pulso de corrente principal, a descargaconsiste em um revestimento de catódio fino("incandescência" de catódio, incandescência negativa, e osassim chamados "espaços escuros") e uma coluna positiva quepreenche a maior parte do espaço de anódio/catódio. Naspressões de lâmpada superiores, esse revestimento decatódio é inferior a um mxcron de espessura, mas tem umapressão, voltagem aplicada, e queda de voltagemindependente de corrente de aproximadamente 150 volts.

Embora a energia dissipada do invólucro seja pequena devidoà pouca profundidade do invólucro, a energia dissipada porunidade de volume é muito alta, resultando em temperaturase pressões instantaneamente elevadas, e a subseqüenteformação de uma forte onda de choque. Essa onda de choqueforte inicial é atenuada dentro de poucos milímetros,dependendo muito de sua energia na região envolvendo oeletrodo, incluindo o invólucro da lâmpada. A energia dopulso principal que é subseqüentemente depositada na colunaprincipal entre o anódio e o catódio rapidamente aquece oplasma ao longo do comprimento do furo, desse modo criandouma onda de choque cilíndrica que se desloca para a paredede invólucro, refletindo e oscilando várias vezes emfreqüências acústicas muito elevadas (« 100 kHz).

De acordo com cálculos teóricos de, e dadosempíricos a partir de operação de lâmpada de luzintermitente, pulsos de potência muito elevada podemproduzir elevadas forças que criam esforços de compressão etensão nos materiais da lâmpada. Especificamente, os pulsosde alta potência produzem aquecimento do gás e aumento dapressão, forças axiais e radiais, e ondas de choque atravésdas paredes do tubo e gás. Como resultado: 1) ondas axiaisse propagam através do gás e invólucro, completamente ouparcialmente refletidas a partir das extremidades de tubo epodem produzir um conjunto de múltiplas ondas refletidasque interferem e criam pontos de tensão e ondas permanentesnas paredes de invólucro; e 2) ondas radiais se propagamatravés do gás, paredes de invólucro, fluido de esfriamentoe camisa de esfriamento, se deslocando através de limitescom propriedades diferentes de material, completamente ouparcialmente refletidas de volta e criam diversos pontos detensão e ondas permanentes nas paredes de invólucro.

Expansão térmica e tensão induzida por contraçãosão criadas devido ao rápido aquecimento de gás de pulsosque produzem carga térmica transitória sobre a camadainterna do invólucro da lâmpada. A camada externa deinvólucro é esfriada pelo fluxo de refrigerante externo,que resulta em um gradiente de temperatura através dasparedes do tubo e esforço de tensão de pulso adicional nacamada externa do invólucro.

Deformações no material de invólucro podemresultar das altas pressões internas máximas, combinadascom aquecimento e amolecimento da camada interna deinvólucro. Esfriamento rápido do quartzo ou vidrotermicamente condutor produz endurecimento do materialdeformado e criação de tensão de compressão nas camadasinternas junto com esforço de tração nas camadas externasdo invólucro. Esse efeito é similar ao método de tratamentoconhecido dos canos de canhão de artilharia (autofrettage)quando alta pressão hidráulica interna aperfeiçoa aresistência do cano durante disparo. Mudanças muitopequenas durante cada pulso curto podem se acumular eproduzir esforço de tração suficiente na camada externa dotubo, alongamento e flexão do tubo, que poderia se tornaruma fonte adicional de esforço de tração no lado comabaulamento.

Emanando a partir do plasma e de fios de lâmpadaexternos, e em alguns modelos também afetado pelo leiautedos componentes circundantes, campos eletromagnéticosinduzidos por elevada corrente podem produzir deslocamentosassimétricos do filamento de plasma se afastando do eixo dalâmpada e em direção a um lado da parede do invólucro. Issopode resultar em aquecimento assimétrico e deformação doinvólucro. Acúmulo de deformações e tensão após múltiplospulsos pode resultar em eventual flexão do invólucro dalâmpada.

Por fim, seqüência de múltiplos pulsos de altapotência com freqüências de repetição de pulsoconstantemente mudando a partir de um a milhares porsegundo (dependendo do modelo de sistema e das condições deoperação) pode criar um efeito de ressonância nas lâmpadascom freqüências naturais na mesma faixa. 0 movimento emdireção ao uso de lâmpadas de comprimento drasticamentemais longo agrava essa situação. Oscilações de ressonânciaem uma lâmpada podem produzir tensão de pulsaçãoprejudicial e esforços de compressão nos componentes dalâmpada. Esses e outros mecanismos de desenvolvimento detensão podem se acumular no material(ais) de invólucro dalâmpada e funcionar em combinação. Também é sabido que osmateriais no formato de tubo (quartzo ou vidro) secomportam de forma muito parecida com outras substânciasduras e quebradiças; elas funcionam muito bem sobcompressão, porém são muito sensíveis ao esforço de tração.Múltiplos ciclos de tensão excedente um nível crítico detensão podem ser responsáveis por um desenvolvimentogradual e surgimento de micro-rachaduras no material,levando a uma quebra catastrófica da lâmpada. Outro efeitodo acúmulo de tensão e micro-rachaduras é a degradação datransparência do tubo (absorção de irradiação aumentadapelas paredes do invólucro), e subseqüente redução daeficiência de saída elétrica/ótica da lâmpada.

Portanto, existe a necessidade de um modelo emétodo de fabricação de sistema e lâmpada confiável eeficaz em termos de custo que possa prevenir quebradegradação prematura da lâmpada e/ou degradação prematurada saída de irradiação desejada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Conseqüentemente, é um objetivo principal dapresente invenção provê um modelo de lâmpada confiável eeficaz em termos de custo e método de fabricação, dessemodo prevenindo quebra da lâmpada devido às forças criadaspelos pulsos elétricos de alta potência.

Um objetivo adicional dessa invenção é o deprover modelos de lâmpada e métodos de fabricação quemelhorem a estabilidade da lâmpada em termos de degradaçãodo material de invólucro e redução de suas característicasóticas.

Esses e outros objetivos são alcançados napresente invenção.

A presente invenção supera o dilema causado peloacúmulo de pequenas deformações nos materiais compreendendoos componentes de lâmpada de luz intermitente,eventualmente resultando no desenvolvimento e surgimento demicro-rachaduras, degradação das propriedades óticas doinvólucro e eficiência da lâmpada, e em alguns casoslevando à quebra da lâmpada.

Acúmulo de pequenas deformações nos componentesdo invólucro da lâmpada é o resultado da tensão produzidapor múltiplos pulsos de alta potência da descarga de altavoltagem dentro do tubo da lâmpada.

Esses pulsos são responsáveis por: aumento depressão dentro do tubo; aquecimento das paredes internas dotubo; expansão térmica dos componentes da lâmpada; geraçãode ondas de choque através do gás de funcionamento do tubo;propagação de ondas de choque axiais e radiais através doscomponentes da lâmpada; oscilação de ressonância doscomponentes da lâmpada; e alongamento e flexão do tubo dalâmpada.

A lâmpada de luz intermitente da presenteinvenção trata dos problemas de degradação de resistência etransparência dos componentes da lâmpada mediante provisãode, por exemplo: melhor distribuição de material e seçãotransversal, do formato de invólucro da lâmpada, desse modoresultando em maior resistência do invólucro à combinaçãode forças produzidas pela carga de alta potência demúltiplos pulsos; pontos de conexão entre o tubo einvólucro que melhoram a rigidez e resistência da lâmpada;conexões seletivas de tubo/invólucro e distribuição dematerial que se concentra na prevenção de oscilaçõesperigosas de ressonância do tubo; meios especiais parareduzir a carga de tensão nas paredes do tubo (fluido deresfriamento pressurizado, pré-carga axial e radial,etc.,); métodos para limitar as forças de compressão axialdo tubo para prevenir abaulamento (suportes de tubodeslizantes, etc.); vários métodos de absorção de ondas dechoque, supressão e redirecionamento para criar ou reduzircargas de pulso máximas elevadas prejudiciais sobre oscomponentes de lâmpada relevantes, e várias combinações dastécnicas anteriormente mencionadas para utilizar de formabem-sucedida as qualidades desejáveis de certos materiaisde invólucro de lâmpada (tubo) em situações onde ascaracterísticas de tensão desses mesmos materiais seriam,de outro modo, inaceitáveis para a nova geração de lâmpadasde luz intermitente, de alta potência e elevado desempenho.

A combinação de características da presenteinvenção proporciona um modelo de lâmpada confiável eeficaz em termos de custo e método de fabricação,prevenindo a quebra da lâmpada por forças dos pulsoselétricos de alta potência, e melhorando a transparência eestabilidade ótica dos materiais da lâmpada.

Desse modo, foram delineadas, mais propriamentede forma ampla, as características mais importantes dainvenção para que a sua descrição detalhada a seguir possaser mais bem-entendida, e para que a presente contribuiçãopara a técnica possa ser mais bem considerada. Existem,evidentemente, características adicionais da invenção queserão descritas adicionalmente em seguida.

A esse respeito, antes de explicar pelo menos umamodalidade da invenção em detalhe, deve se entendido que ainvenção não é limitada em sua aplicação aos detalhes deconstrução e aos arranjos dos componentes apresentados nadescrição a seguir ou ilustrados nos desenhos. A invenção écapaz de outras modalidades e de ser praticada e realizadade diversas formas. Além disso, deve ser entendido que afraseologia e terminologia aqui empregadas têm o propósitode descrição e não devem ser consideradas como limitadoras.

Como tal, aqueles versados na técnicaconsiderarão que a concepção na qual se baseia essarevelação pode ser utilizada prontamente como uma base parao projeto de outras estruturas, métodos e sistemas pararealização de vários propósitos da presente invenção. Éimportante, portanto, que as construções equivalentes desdeque não se afastem do espírito e escopo da presenteinvenção, sejam incluídas na presente invenção.

Para um melhor entendimento da invenção, de suasvantagens de operação e dos objetivos específicosalcançados pelos seus usos, se deve fazer referência aosdesenhos anexos e matéria descritiva que ilustrammodalidades preferidas da invenção.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS E DAS FIGURAS

A Figura 1 ilustra uma lâmpada de luzintermitente ultravioleta de alta potência e desempenho euma lâmpada de luz intermitente convencional.

A Figura 2 ilustra um meio para rigidez aumentadado invólucro de lâmpada.

A Figura 3 ilustra exemplos de formatos de tubode lâmpada não-arredondado.

A Figura 4 ilustra tubos de lâmpada de luzintermitente tendo cavidades de parede, longitudinais emespiral.

A Figura 5 ilustra um meio para troca de caloraumentada.

A Figura 6 ilustra um tubo de lâmpada de camadadupla.

A Figura 7 ilustra um meio para maior rigidez dotubo de lâmpada.

A Figura 8 ilustra o uso de componentes emespiral para suporte do tubo de lâmpada.

A Figura 9 ilustra uma lâmpada pré-tensionada.

A Figura 10 ilustra a pré-carga axial das paredesdo tubo de lâmpada.

A Figura 11 ilustra um meio para supressão dasondas de choque.

A Figura 12 ilustra um suporte de lâmpada comtubo deslizante.

A Figura 13 ilustra um meio para supressão deondas ressonantes.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A Figura 1 ilustra um exemplo da nova geração delâmpada de luz intermitente ultravioleta (PUV) de altapotência e desempenho 100, junto com um exemplo da geraçãoanterior de lâmpada de luz intermitente de capacidade dedesempenho inferior 120. A lâmpada de luz intermitente dapróxima geração 100 compreende um tubo ou invólucro central102 de material transparente à irradiação UV. Taismateriais são conhecidos daqueles de conhecimento comum natécnica. Em uma modalidade preferida, o quartzo do tipo-UVcompreende invólucro central. 0 volume do tubo é preenchidocom um gás de funcionamento tal como conhecido por aquelesde conhecimento comum na técnica e incluindo, mas nãolimitado ao xenônio ou criptônio.

Eletrodo(s) 108 é inserido hermeticamente nasextremidades do tubo de lâmpada 102, e eletricamente ligadopor intermédio de conectores de lâmpada 106 a uma fonte deenergia elétrica, preferivelmente uma fonte de energiapulsada de alta voltagem, desse modo permitindo a produçãode uma descarga elétrica no gás de funcionamento. Adistância de anódio/catódio de eletrodo, ou o comprimentode arco, de talvez 100 cm ou mais, é singularmente maislongo do que aquele da lâmpada de luz intermitente dageração anterior 120, para uma determinada energia depulso, esse comprimento vantajosamente reduz por um fatorde aproximadamente 3 ou mais a carga térmica porcomprimento em centímetro do tubo de lâmpadas 102 emcomparação com aquela da lâmpada pulsada de geração maisantiga 120.

A camisa de esfriamento, ou segundo tubo 104,compreendendo material adequadamente transparente, estálocalizada em torno da circunferência da lâmpada conformemostrado pela seção transversal detalhada A-A, criando umcanal anular 110 entre a lâmpada e as paredes da camisa deresfriamento 104. 0 fluido de esfriamento é bombeado aolongo do tubo de lâmpada 102 através do canal 110 e removeo calor em excesso desenvolvido durante operação da lâmpada100.

A geração anterior de lâmpada de luz intermitentede capacidade de desempenho inferior 120 é caracterizadapor uma distância de anódio/catódio de eletrodo, maiscurta, ou comprimento de arco, tipicamente da ordem de 25cm a 35 cm. Para uma determinada energia de pulso, essadistância mais curta entre os eletrodos 124 cria um fatorde aproximadamente 3 ou carregamento térmico superior oucomprimento em centímetro do tubo de lâmpada 122 do queaquele da lâmpada da nova geração 100. Configurações comunsincluem entrada de fluido de esfriamento 13 0 através de umachapa ou flange de alimentação direta 128, um volume decirculação de fluido de esfriamento envolvendo o tubo delâmpada 122 e encerrado pela camisa de esfriamento 126,saída do fluido de esfriamento 132 através da chapa ouflange de alimentação direta 128, conexão de alimentaçãodireta de fonte de energia pulsada 134 para o eletrodo delâmpada 124, e conexão de retorno de corrente deaterramento 13 6 a partir do eletrodo de lâmpada opostamentesituado 124.

Pulsos de alta potência durante operação dalâmpada são responsáveis pelo aumento da pressão do gás epelo aquecimento e desenvolvimento de forças axiais eradiais no material de tubo, e ondas de choque através dogás e paredes do tubo. Como resultado, o acúmulo de tensõesmáximas elevadas no material de invólucro (quartzo ouvidro) poderia levar à degradação do formato de invólucro,resistência, e desenvolvimento de micro-rachaduras, e falhaprematura.

As Figuras 2, 3, 4 e 5 ilustram uma modalidade dapresente invenção, em que a lâmpada é reforçada medianteintrodução de um modelo de tubo/invólucro aperfeiçoado,desse modo proporcionando melhor resistência ao esforço detração e flexão no material de invólucro e transferênciatérmica e controle, aperfeiçoados, do fluxo de fluido deesfriamento.

A Figura 2 ilustra exemplos de modelos deinvólucro de lâmpada (ou tubo) . Para comparação, o tubo dageração anterior convencional (potência e desempenhoinferiores) 202 é mostrado. Modelos de invólucro de lâmpadaúnicos e vantajosos incluem tubos com nervuras localizadasem suas superfícies externa e/ou interna, tubos comdepressões localizadas em suas superfícies externa e/ouinterna, e tubos não-arredondados. Tubos com nervuras dereforço e/ou depressões podem ser formados no formato deanel anular ou elementos em espiral, conforme ilustradopelo tubo radial 204. Tubos com nervuras de reforço e/oudepressões também podem ser formados longitudinalmente aolongo da linha central de tubo, conforme ilustrado pelotubo longitudinal 206. Similarmente, nervuras longitudinaise radiais feitas pela deformação das paredes de tubo dequartzo ou vidro também podem prover um aperfeiçoamentoadicional na resistência física do invólucro e uma reduçãonos problemas relacionados à flexão, concentração detensão, e supressão de ondas de choque. Adicionalmente,tais nervuras e/ou depressões podem ser descontínuas. Emmodalidades alternativas o tubo pode, em vez disso, sercompreendido de construções similares que são formadas comoprotuberâncias externas em vez de entalhes internos.

A Figura 3 ilustra adicionalmente modelos deinvólucro/tubo aperfeiçoados, em que a lâmpada de luzintermitente é feita com seção transversal de invólucrocompreendida de um formato não-arredondado. Seçõestransversais de tubo, não-arredondadas, incluem, mas nãosão limitadas ao formato elíptico ou oval 3 02, triangular304, retangular 306, poliédrico, poliédrico com cantosarredondados, losango, e outros formatos. Seçõestransversais de tubo não-arredondadas normalmente têmmódulo de inércia superior e podem prover melhorresistência à flexão na direção específica. Volume não-uniforme do tubo em diferentes direções cria algum espaçode tubo adicional, desse modo ajudando a dispersar avibração e reduzir os efeitos prejudiciais das ondas dechoque.

A aplicação de componentes torcidos 3 08 esemelhantes à onda 310 aos tubos de lâmpada pode melhoraras características de fadiga por tensão induzida por traçãoda lâmpada. Invólucros com lados de reflexão acústica quemudam constantemente proporcionam um meio adequado parasupressão e redirecionamento das ondas de choque propagadasatravés do gás de funcionamento ao longo do comprimento dotubo.

A Figura 4 ilustra os tubos de lâmpada de luzintermitente tendo cavidades de parede longitudinais emespiral. Esse aperfeiçoamento pode prover simultaneamentevárias oportunidades para melhor desempenho e durabilidade.Por exemplo, o volume de gás extraordinário que é criadoentre as cavidades do tubo podem servir como câmaras deabsorção de pressão que reduzem e redirecionam as ondas dechoque geradas pelas descargas de pulso de alta potênciamáxima no gás de lâmpada. Ao mesmo tempo, o efeito deproximidade elétrica das cavidades pode vantajosamente serutilizado para otimizar a densidade de elétrons (e,portanto, a temperatura) do canal de plasma. 0 formato docampo elétrico é influenciado pelo tamanho, distância, eformato do material de invólucro altamente dielétrico queenvolve o plasma. As cavidades, portanto, também podemproporcionar melhor controle de posição axial do filamentode plasma, pelo que a depressão interna tenderá aconcentrar o filamento de plasma em direção à linha centralda lâmpada, auxiliando a localizar o mesmo dentro do centrodo invólucro.

Vistas em seção transversal na Figura 4 tambémilustram a adição de barras de corrente de retorno deaterramento 4 02. Preferivelmente tais barras de retorno decorrente de aterramento 402 são um conjunto assimétrico decondutores metálicos externos, em direção de correntereversa e coaxial em relação ao canal de plasma 4 06 contidodentro do invólucro de lâmpada (ou tubo) 404. 0 campoeletromagnético produzido pela adição de barras de retornode corrente de aterramento apropriadamente localizadas(conduzindo correntes de aterramento de direção reversa)atuará para estabilizar o plasma de lâmpada 4 06 na posiçãode eixo central desejada do tubo 404. Por intermédio dessainvenção, o arranjo de retorno de corrente de aterramentode múltiplos condutores paralelos pode prover as vantagensde uma única linha de retorno coaxial sólida (baixaindutância e blindagem EMI), mas sem a desvantagem deperdas produzidas portal linha de retorno coaxial únicaquando utilizada com campos eletromagnéticos de potênciamédia e máxima elevada. Esse arranjo interrompe o circuitocompleto e retorno de corrente circunferencial normalmenteamplo (tangente a plasma), pelo que as perdas elétricas docircuito completo de retorno de corrente circunferencial setornam prejudiciais na presença de campos elétricos deelevada corrente. Desse modo tais condutores de retorno sãoconstruídos como um arranjo radial substancialmente livrede circuito completo de corrente de condutores paraleloslocalizados coaxialmente em torno do plasma. Além disso, oarranjo de condutores posicionados radialmente pode sercolocado cuidadosamente e vantajosamente em locais onde ainteração do campo elétrico dos mesmos com os componentesdielétricôs ambientes e com o plasma ajudará o formato doplasma. A localização espacial, formato em seçãotransversal, tamanho, proximidade das superfícies, edensidades de corrente de elétron do plasma podem todos servantajosamente otimizados para uma determinada aplicação.

Por exemplo, condutores de retorno de corrente deaterramento podem estar localizados a uma distânciaespecífica a partir do plasma para localizar otimamente oplasma ao longo do eixo central do furo da lâmpada.

Adicionalmente, condutores de retorno de corrente deaterramento podem estar localizados a uma distânciaespecífica a partir do plasma para obter otimamente umadensidade de corrente de plasma e/ou temperatura de plasmadesejada. Como outro exemplo, os condutores de retorno decorrente de aterramento podem estar localizados com relaçãoaos materiais dielétricos intermediários e suascaracterísticas de moldagem de campo elétrico associadaspara obter otimamente um formato, tamanho e/ou densidade deelétrons de seção transversal de corrente de plasmadesejável. A otimização incluindo, mas não limitada aosexemplos citados acima pode ser facilmente determinada àluz da presente revelação por aqueles de conhecimento comumna técnica. Portanto, várias combinações de barras deretorno de aterramento, coaxiais paralelas radiais tambémpodem influenciar a temperatura do plasma e subseqüentesaída espectral da lâmpada. Modalidades alternativassubstituem outros formatos em vez das barras condutoras,tais como hastes ou folhas, com os resultados desejáveisadicionais anteriormente mencionados possibilitados pelosefeitos de interação do plasma e campos eletromagnéticos decorrentes de retorno em combinação com o formato e aproximidade do material condutor e o formato e proximidadedo material dielétrico (tubo de quartzo).

A Figura 5 ilustra o uso de modificaçõesestruturais no invólucro de lâmpada 502 de uma maneira queprovê controle aperfeiçoado do fluxo de fluido deesfriamento, desse modo resultando em transferência decalor aperfeiçoada a partir da lâmpada. É mostrada umavista em seção transversal tangencial de uma extremidade deuma lâmpada de luz intermitente, mostrando invólucro outubo de lâmpada 502, eletrodo(s) 504, e região de descargade plasma 506. Até o presente, os invólucros de lâmpada deparedes lisas maximizam desvantajosamente o fluxo laminarde fluidos de esfriamento ao longo da superfície externa dalâmpada, de modo que a camada limite de fluido é aumentada,a turbulência diminui, e a eficiência de transferência decalor é reduzida. Essa invenção elimina esse problemaatravés do uso de formatos irregulares de superfície quenão afetam adversamente a transmissão da saída ótica, aindaassim aumenta simultaneamente a turbulência do fluxo deesfriamento ao longo das superfícies críticas de contatotérmico. Mediante esse aumento da eficiência e taxa detroca térmica, as temperaturas, média e máxima, doinvólucro da lâmpada podem ser diminuídas, desse modoaumentando as capacidades de potência e performance dalâmpada de luz intermitente. Escolha criteriosa do local detais elementos no invólucro de lâmpada pode ser usada paraaperfeiçoamento da transferência de calor através dasparedes do tubo e para controle do fluxo de fluido deesfriamento através do canal entre o invólucro de lâmpada ea camisa de esfriamento, incluindo a criação de zonas deturbulência superior nas áreas mais quentes da lâmpada.Para melhorar a turbulência do refrigerante, as superfíciesdo invólucro de lâmpada e/ou nervuras de tubo podem serfeitas na forma de elementos descontínuos e/ou estrutura desuperfície semelhante à onda, e podem estar localizadasapenas onde forem exigidas para obter nessas localizaçõesas condições térmicas necessárias para qualquer modelo delâmpada de alto desempenho específico.

Entende-se que múltiplas combinações de elementosde reforço de invólucro de lâmpada podem ser usadas comdiferentes modificações de superfície da lâmpada em cadauma das várias aplicações específicas.

A Figura 6 ilustra modalidade, em que o tubo delâmpada UV 602 é reforçado pela introdução de um modelo deinvólucro com luva de reforço secundária 604 sobre e/oudentro do invólucro original. Um ajuste apertado adequadoentre o tubo 602 e a luva de reforço 604 pode reduzir onível de tensão no material de tubo e prover um efeitobenéfico em relação à durabilidade da lâmpada de luzintermitente.

Tubo(s) de múltiplas paredes, de pelo menos duascamadas de material de invólucro, montadas com pré-carregamento, permitem o controle da direção e nível detensão (por exemplo, tensão reduzida na camada interna dotubo). Adicionalmente, proporcionar área(s) de contato dopelo menos dois compostos adjacentes de parede podeproporcionar uma atenuação das ondas radiais de choque,redirecionando as mesmas de volta para dentro do tubo, ereduzindo o nível de tensão no exterior do tubo. Dessamaneira, certas áreas exigindo suporte adicional, porexemplo, a região envolvendo o eletrodo(s) 606, pode servantajosamente reforçada sem impor o que poderia ser umefeito prejudicial sobre outros locais menos submetidos àtensão. Várias combinações desse método podem aperfeiçoar adurabilidade do invólucro de lâmpada.

Tubos de múltiplas paredes podem ser usadosparcialmente nas áreas afetadas com uma carga térmica oumecânica superior, tal como zonas de eletrodos quentes ouárea central de invólucro de elevada tensão. Desse modo,tais tubos de múltiplas paredes podem ser descontínuos. Porexemplo, em um exemplo, os tubos de múltiplas paredes sãousados próximos ao eletrodo(s) 606 e/ou ao longo do tubo delâmpada 602. O uso de tais tubos de múltiplas paredesresulta em uma durabilidade aumentada do invólucro commenos modificações e um número menor de problemas futuros.

A Figura 7 ilustra outra modalidade da presenteinvenção relacionada às interações mecânicas entre o tubo20 de lâmpada 702 e a camisa de esfriamento envolvente 704.Criar pontos de conexão entre o tubo de lâmpada 702 e acamisa de resfriamento 704 permite converter uma lâmpada deoutro modo sustentada de forma solta (isto é, apenas emcada extremidade, além do eletrodo (s) 706) em um modelomelhor sustentado que proporciona uma dimensão adicional daestrutura mecânica junto com suporte nas regiões centraisda lâmpada.

Esse modelo de suporte de lâmpada rígido eestável se baseia em múltiplas variações e na combinaçãodos componentes de lâmpada de luz intermitente e incluidiferentes modalidades de camisa de resfriamento 704 comnervuras longitudinais ou semelhantes a anel 708 contatandoe sustentando a superfície externa do tubo de lâmpada 702,o uso de nervuras exteriores contínuas ou não-contínuas 710sobre ou integrais ao tubo de lâmpada 702, e a introduçãode espaçadores intermediários independentes 712 entre otubo de lâmpada 702 e a camisa de esfriamento 704.

A Figura 8 ilustra várias modalidades doscomponentes de lâmpada de luz intermitente com base naincorporação seja do tubo de lâmpada 8 02, ou da camisa deesfriamento ou segundo tubo 8 04 fabricado com nervuras emespiral que proporcionam estabilidade mecânica ao tubo delâmpada. Um conjunto de lâmpada integral, portanto, podeser compreendido de uma lâmpada com nervuras localizadasdentro do diâmetro interno liso de uma camisa deesfriamento, ou então uma lâmpada lisa (não-dotada denervuras) 806 exterior localizada dentro da camisa deesfriamento com nervuras 804.

Mostrado em apenas uma das duas extremidades delâmpada está o tubo de lâmpada 806 e o eletrodo 810. Em umamodalidade alternativa, ambos, o tubo de lâmpada e a camisade esfriamento podem ser fabricados com nervuras emespiral. Além disso, a fabricação de vários tipos delâmpadas pode ser simplificada vantajosamente mediantemontagem em temperatura ambiente da lâmpada e componentesde camisa como um "ajuste de deslizamento" que, quando alâmpada atinge a temperatura normal elevada de operação,cria então um ou mais pontos de contato de "ajuste deinterferência" 812 que proporciona suporte mecânico para alâmpada. O uso de componentes com superfícies torcidas e/ousegmentadas, seja em orientação longitudinal ou radial,criando contato entre o tubo e a camisa, pode ajudar comabsorção, reflexão, e redirecionamento das ondas de choque,desse modo reduzindo o nível de tensão nos elementos dalâmpada. Várias combinações de padrão de superfície podemser utilizadas para aumentar a turbulência do fluido deesfriamento, desse modo também aumentando a eficiência datransferência de calor.

A Figura 9 ilustra uma modalidade proporcionandosuporte mecânico, em que o reforço do tubo de lâmpada 902,mostrado aqui com o eletrodo (s) 904, é realizado com umconjunto de camisa de esfriamento e lâmpada integralmediante inserção do espaçador(es) de múltiplas seções 906conectando as paredes do tubo de lâmpada 902 e camisa deesfriamento 908, desse modo criando uma estrutura mecânicatridimensionalmente suportada de resistência e rigidezsuperiores. Os pontos de localização das conexões sãoescolhidos de tal modo que áreas de reforço são capazes delimitar as oscilações naturais do tubo e a ressonância, etambém de uma maneira que proporciona a possibilidade depré-carregamento axial e radial do material de tubo dalâmpada. Isso vantajosamente permite a eliminação ouredução de esforço de tração no invólucro da lâmpada (tubo)902 e limita a extensão de abaulamento do tubo sob a cargaaxial.

Elementos de conexão pré-tensionados e/ouflexíveis (tais como espaçadores) entre o tubo 902 e acamisa 908 podem proporcionar controle de esforço mecânicoe absorção de vibrações causadas pelas ondas de choque. Emum exemplo tal elemento(s) de conexão flexível 906 écompreendido de qualquer um dos vários materiais adequadosque são mecanicamente elásticos.

A Figura 10 ilustra uma modalidade adicional dapresente invenção, compreendendo redução adicional deesforço de tração prejudicial no material de invólucro delâmpada por intermédio de uma pré-carga longitudinal dasparedes de tubo de lâmpada 1002 durante a montagem dalâmpada. Força de compressão adicional 1004 sobre asparedes de tubo 1002 podem impedir o desenvolvimento deesforço de elevada tração durante múltiplos pulsos dedescarga da lâmpada e desse modo substancialmente reduziras chances de desenvolvimento de micro-rachaduras nomaterial de invólucro da lâmpada. Tal compressão pode sercompressão longitudinal 1004, ao longo do comprimento dotubo de lâmpada 1002 e conforme ilustrado nesse exemplo,assim como compressão radial, como previamente mencionado.Nesse exemplo, compressão longitudinal 1004 atua paraneutralizar a expansão longitudinal do tubo de lâmpada 1006que resulta da força das ondas de choque e carregamento depressão de gás, pós-pulso termicamente induzido,transitório nas extremidades respectivas da lâmpada, em oupróximo ao eletrodo(s) 1008. Alternativamente, forças decompressão podem ser transferidas a partir da camisa deesfriamento 1010 para a parede do tubo de lâmpada 1002. Porexemplo, a conexão(ões) mecânica entre a camisa deesfriamento 1010 e o tubo 1002 pode mediar a compressãoaxial nas paredes de tubo.

Um modelo de lâmpada integrado, pré-tensionadopode ser obtido mediante uso de um ou mais anéis de pressão1014 em cada extremidade ou próximo de cada extremidade dotubo de lâmpada 1002 como elementos de carregamento deforça de compressão 1004 longitudinais do tubo de lâmpada.É possível, através desse modelo, modificar o processo demontagem da lâmpada de uma maneira que redistribuirá asforças axiais dentro dos componentes do tubo de lâmpada1002 e converterá algumas dessas forças em esforço detração longitudinal e/ou radial dentro da camisa deesfriamento 1010, desse modo equilibrando e reduzindo oesforço de compressão axial nas paredes do tubo de lâmpada1002.

Preferivelmente, o tubo 1002 é centrado na camisade esfriamento 1010, por exemplo, utilizando um formato debraços radiais ou semelhante ã estrela como anel de pressão1014 (vide, por exemplo, os formatos ilustrados nas Figuras7 e 9) permite a circulação de fluido de esfriamento naabertura anular 1012 envolvendo o tubo de lâmpada 1002 edentro da camisa de esfriamento 1010. Meios de centragemalternativos incluem, mas não são limitados aos exemplosanteriormente mencionados tal como um anel anular internocontatando o tubo de lâmpada, com braços radiais seestendendo até, e contatando, a parede de camisa; um anelanular externo e contato com a parede de camisa, com osbraços radiais se estendendo no sentido para dentro econtatando a parede de tubo da lâmpada; um anel anularcentral, localizado a meio caminho entre as paredes do tubode lâmpada e camisa, com os braços radiais se estendendo emambas as direções e contatando as paredes respectivas.

Ainda outra modalidade da presente invençãocompreende reduzir o risco de desenvolvimento de esforço detração excessivo nas paredes do tubo mediante aplicação depressão hidráulica igualmente distribuída ao longo do tubode lâmpada. Sabe-se que as lâmpadas de luz intermitente depotência superior têm, tipicamente, o canal 1012 entre otubo de lâmpada 1002 e a camisa de esfriamento 1010 peloque o fluido de esfriamento é bombeado através do canal1012, removendo o calor a partir do tubo de lâmpada 1002.Por intermédio dessa invenção um aumento de pressãosubstancial intencional no fluido de esfriamento poderesultar em compressão radial uniforme das paredes e tubo1002, desse modo reduzindo as chances de desenvolveresforço de tração excessivo no material usado para o tubode lâmpada de luz intermitente de alto desempenho. Em umamodalidade preferida, a faixa de 2 00 kPa a 7 00 kPa ébenéfica enquanto permanecendo obtenível e segura em termosde implementação.

A Figura 11 ilustra uma modalidade adicional,compreendendo um meio para limitar o efeito prejudicial dasondas de choque excessivas no gás de funcionamento dalâmpada e material compreendendo as paredes do tubo delâmpada. Preferivelmente, uma câmara oca 1124 é criada nasproximidades da cabeça(s) de eletrodo 1104. Por exemplo, emuma modalidade áreas viradas para baixo em ambos oseletrodos 1104 junto com a superfície de parede interna dotubo de lâmpada 1102 criam pequenas câmaras ocascilíndricas 1124 atrás da cabeça(s) de eletrodo 1104. Essascâmaras são conectadas com o volume de gás de tuboprincipal 1106 mediante pequenas folgas entre a cabeça(s)de eletrodo 1104 e a superfície interna de tubo, e podemfuncionar como uma retenção para as ondas de choque axiais1110 propagadas através do gás dentro do tubo. Deve sermencionado que os tubos semelhantes à onda e torcidospreviamente descritos e as camisas também são capazes deprover partes ocas irregulares funcionando como múltiplasretenções para as ondas de choque dentro do gás.

Modificações adicionais da estrutura de suporte eeletrodo, por exemplo, mudando o formato da cabeça a partirde plano para esférico e introduzindo ranhuras especiais naparte posterior da cabeça, pode promover reflexão edissipação adicionais das ondas de pressão no gás dalâmpada. Alternativamente, espaço(s) de dispersão deenergia adicional pode ser provido através de modificaçõeso tubo circundante.

A Figura 11 ilustra ainda modelos e componentesda lâmpada de luz intermitente responsáveis por atenuar,redirecionar, e difundir as ondas de choque de elevadaenergia (e seus meios harmônicos) que se propagam atravésdos materiais sólidos e gases da lâmpada. É mostrada umarepresentação de uma extremidade de uma lâmpada de luzintermitente que inclui invólucro de lâmpada (ou tubo)1102, conjunto de eletrodo 1104, volume de gás de tuboprincipal 1106, onda de choque de alta energia primária1108, pequenas setas representando os componentes deenergia de onda de choque dispersos secundários 1110 dentroda cavidade cheia de gás 1106, energia de onda de choqueacoplada ao tubo de lâmpada 1112 dentro do material sólidodo tubo de lâmpada 1102, e pequenas setas representando aenergia de onda de choque dispersa 1114 em ou próximo àsextremidades do tubo de lâmpada 1102.

Em uma modalidade alternativa as cavidadesresultantes, por exemplo, cavidade ou câmara 1124, ouincluem ou compreendem material tendo propriedadeselásticas apropriadas (isto é, similares a alguns compostosde silicone), mas não precisando ser limitados apenas aospolímeros; outras famílias de material também podem provercaracterísticas compatíveis. Por exemplo, existem materiaisapresentando uma estrutura compressível abrangendo espaçosvazios (similar a uma esponja) que também são compatíveiscom as condições ambientes de: alta temperatura, elevadoesforço elétrico, elevado fluxo de fótons, e elevada purezade gás.

Seções chanfradas para fora (inclinadas parafora) 1116 e/ou seções chanfradas para dentro (chanfradasem ângulos para dentro) 1118 nas extremidades do tubo delâmpada 1002 são capazes de redirecionar e/ou dissipar asondas de choque 1112 propagadas através do material do tubode lâmpada 1002. Em outra modalidade, enchimento 1120localizado nas extremidades inferiores de tubo 1122 do tubode lâmpada 1002, e feito de material de compensação dechoque com uma densidade que está entre aquela do materialde invólucro de lâmpada (preferivelmente vidro ou quartzo)e o meio de esfriamento (tipicamente água) podem proverabsorção e atenuação adicionais da onda de choque 1112 dotubo de lâmpada 1002 quando ele é acoplado ao enchimento1120.

Vários materiais de absorção de choque eestruturas localizadas dentro do tubo (atrás das cabeças deeletrodo) e fora das extremidades inferiores de tubo sãomodalidades adicionais que podem melhorar a durabilidade ea performance da lâmpada de luz intermitente.

Adicionalmente, um aumento no diâmetro interno dotubo de lâmpada 1102 aumentará a quantidade de gás enquantodiminuindo simultaneamente a temperatura do tubo e o efeitodas ondas de choque. Importantemente, os efeitos adicionaise possivelmente negativos que tal mudança poderia impor naformação e na densidade do plasma podem ser completamentealiviados por uma ou por alguma combinação de outrosensinamentos e reivindicações dessa invenção. Por exemplo,o esquema de retorno de corrente de aterramentoanteriormente mencionado ilustrado na Figura 4 é tal meiopelo qual a coluna de plasma pode ser vantajosamentemoldada para se obter as condições desejadas.

Todas as sugestões relacionadas ao esfriamentomais eficiente dos eletrodos de lâmpada poderiam funcionarem combinação com as modalidades aqui apresentadas que seconcentram na redução do efeito das ondas de choque e/ouelementos de reforço de invólucro.

A Figura 12 ilustra uma modalidade adicionalcompreendendo a redução do esforço longitudinal e axialexcessivo no material de tubo como um resultado dos pulsosde alta energia, repetitivos e expansão térmica do tubo delâmpada. Nessa modalidade o suporte de tubo de lâmpada 1202localizado além da cabeça de eletrodo 1212 em cadaextremidade do tubo de lâmpada 1204 pode ser construído comvedações de refrigerante flexíveis adequadas para prover aoportunidade do tubo de lâmpada 1204 deslizar na direçãolongitudinal 12 06, desse modo reduzindo possível cargalongitudinal e axial excessiva sobre as paredes do tubo delâmpada 1204 e invólucro de esfriamento 1214. Desse modo,nessa modalidade, suportes de tubo de lâmpada 12 02 permitemque o tubo de lâmpada 12 04 deslize em resposta à expansãotérmica e/ou pulsos de elevada energia, enquanto tambémproporcionando um meio através do qual o fluido derefrigerante pode ser bombeado para dentro, por todo, epara fora, dos canais de refrigerante de lâmpada 1208.

Espaçadores de sustentação de braços radiais 1210localizados nos canais de refrigerante 1208 são construídosde modo a prover ambos, suporte axial para, e deslizamentolongitudinal para o tubo de lâmpada 1204, além de passagenspermitindo o fluxo de fluido de esfriamento adequado.

A Figura 13 ilustra o uso do espaçador(es) desustentação anteriormente mencionado 1310 localizado naárea(s) do anti-nodo 1312 de onda ressonante do tubo delâmpada 1302 (amplitudes máximas) para limitar asoscilações naturais do tubo de lâmpada 13 02, desse modoimpedindo tensão induzida por ressonância excessiva. Osespaçadores de sustentação 1310 são colocados em torno dacircunferência do tubo de lâmpada 13 02, se estendendo emuma direção radial para a parede interna de uma camisa deesfriamento, e são posicionados como exigido emposição(ões) anti-nodo apropriadas 1312 ao longo docomprimento do tubo de lâmpada 13 02, desse modo reforçandomecanicamente a lâmpada. O primeiro modo de onda deressonância de vibração 1304, segundo modo de onda deressonância de vibração 13 06, e terceiro modo de onda deressonância de vibração 1308 são ilustrados, como tambémsão suas posições anti-nodo respectivas 1312. Em certasaplicações mais exigentes, evitar a ressonância e possíveldeflexão excessiva dos componentes de tubo pode servantajoso e instrumental na redução do desenvolvimento demicro-rachaduras no tubo de lâmpada, desse modo prevenindofalha prematura e/ou vida útil inaceitável da lâmpada deluz intermitente.

Com o propósito de prover seja condutânciatérmica ou a transferência de forças mecânicas entre o tubode lâmpada e a camisa de esfriamento, a utilização dematerial(ais) de anel de compressão e/ou conexão comcoeficiente de expansão térmica intencionalmente não-combinado pode ser vantajoso. Esse método faz uso dastemperaturas diferenciais entre a superfície externa dotubo de lâmpada e a superfície interna da camisa deesfriamento, e desse modo cria um "ajuste por encolhimento"térmico com um contato de superfície físico íntimosubseqüente entre os componentes (tubo de lâmpada, anéis, ecamisa de esfriamento). A quantidade de força de compressãosobre cada um deles pode ser dosada exatamente pela seleçãodos materiais e pelos parâmetros de operação de esfriamentoda lâmpada. Adicionalmente, uma condição de "ajuste dedeslizamento" durante fabricação pode se tornarvantajosamente um ajuste comprimido na temperatura maiselevada exigida durante a operação do sistema de lâmpada.

Tendo descrito agora umas poucas modalidades dainvenção, deve ser evidente para aqueles versados natécnica que os argumentos anteriores são apenasilustrativos e não-limitadores, tendo sido apresentadosapenas como exemplo. Várias modificações e outrasmodalidades estão dentro do escopo de conhecimento daquelesde experiência comum na técnica e são considerados comoabrangidos pelo escopo da invenção e quaisquer equivalentesdo mesmo. Pode ser considerado que variações na presenteinvenção seriam facilmente evidentes para aqueles versadosna técnica e se pretende que a presente invenção incluaessas alternativas. Adicionalmente, como váriasmodificações ocorrerão prontamente àqueles versados natécnica, não se pretende limitar a invenção à construção eoperação exatas ilustradas e descritas e, conseqüentemente,se pode recorrer a todas as modificações e equivalentesadequados, abrangidos pelo escopo da invenção.

Claims (25)

1. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV) caracterizada por compreender:um tubo de lâmpada, o tubo de lâmpadacompreendendo um material transparente à irradiação, umasuperfície de tubo de lâmpada interna, uma superfície detubo de lâmpada externa, uma primeira extremidade de tubode lâmpada e uma segunda extremidade de tubo de lâmpada;um gás, o gás residindo dentro do tubo delâmpada; epelo menos um eletrodo(s), o eletrodo(s)residindo pelo menos parcialmente dentro do tubo delâmpada, a partir do qual o eletrodo(s) emana uma descargaelétrica no gás, a descarga tendo uma direção e a descargacriando um canal de plasma; a lâmpada compreendendo aindapelo menos um de:um meio para prover resistência às forças devidoà carga de energia;um meio para melhorar a rigidez e resistência dalâmpada;um meio para prevenir oscilações ressonantes detubo ;um meio para reduzir carga de tensão no tubo delâmpada; um meio para limitar as forças de compressãoaxial no tubo de lâmpada; ouum meio para absorver, suprimir e/ou redirecionaras ondas de choque.

2. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o tubo de lâmpada compreendeadicionalmente um modelo de tubo de lâmpada alternativo, omodelo de tubo de lâmpada alternativo compreendendo pelomenos um de:a superfície interna ou a superfície externacompreendendo ainda nervura(s) pelo menos uma da nervura(s)selecionada do grupo de tipos de nervura consistindo emnervuras longitudinais, nervuras anulares, nervuras emespiral, nervuras de superfície externa, nervuras de anelanulares, e nervura(s) descontínua;a superfície interna ou a superfície externacompreendendo ainda protuberância(s);a superfície interna ou a superfície externacompreendendo ainda depressão(ões), pelo menos uma dasdepressões selecionadas do grupo de tipos de depressãoconsistindo em depressão(ões) longitudinal, depressão(ões)anulares, depressão(ões) em espiral, depressão(ões) desuperfície externa, depressão(ões) de anel anulares, edepressão(ões) descontínua;o tubo de lâmpada compreendendo ainda uma seçãotransversal selecionada do grupo de seções transversaisconsistindo em arredondadas, não-arredondadas, elípticas,ovais, triangulares, retangulares, poliédricas, poliédricascom cantos arredondados, e losango;o tubo de lâmpada é torcido em uma direçãolongitudinal; ouo tubo de lâmpada tem superfícies semelhantes àonda.

3. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 1,caracterizada por compreender ainda:pelo menos um segundo tubo, em que o tubo delâmpada está dentro de pelo menos parte do segundo tubo ouem que o segundo tubo está sobre pelo menos parte do tubode lâmpada, e o segundo tubo compreendendo uma segundasuperfície de tubo interna e uma segunda superfície de tuboexterna; eum canal entre o tubo de lâmpada e o segundotubo.

4. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de que o segundo tubo abrange pelomenos uma porção do pelo menos um eletrodo(s).

5. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de que a segunda superfície de tubointerna compreende nervura(s), em que a nervura(s) estápróxima de, ou contata a superfície de tubo de lâmpadaexterna em pelo menos um local.

6. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de que a superfície externa de tubode lâmpada compreende nervura(s) em que a nervura(s) estápróxima ou contata a segunda superfície interna de tubo empelo menos um local.

7. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de que a segunda superfície internade tubo compreende pelo menos uma nervura(s) longitudinal,nervura(s) anular, nervura(s) em espiral, nervura(s) desuperfície externa, nervura(s) de anel anular, nervura(s)descontínua, depressão(ões) longitudinal, depressão(ões)anular, depressão(ões) em espiral, depressão(ões) desuperfície externa, depressão(ões) de anel anular,depressão(ões) descontínua ou protuberância(s).

8. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de que o tubo de lâmpada e osegundo tubo compreendendo individualmente nervuras emespiral, em que as nervuras em espiral do tubo de lâmpada eas nervuras em espiral do segundo tubo com cada espiral namesma direção ou cada espiral em direções diferentes.

9. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de que o tubo de lâmpada ou osegundo tubo compreende ainda nervuras, as nervurasproporcionando pelo menos contato parcial entre o tubo delâmpada e o segundo tubo.

10. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 3,caracterizada por compreender:espaçador (es) , em que o tubo de lâmpada e osegundo tubo estão conectados pelo menos intermitentementepelo espaçador(es) e em que o espaçador(es) media pelomenos uma de, compressão radial em pelo menos um ponto dotubo de lâmpada, ou compressão axial em pelo menos um pontodo tubo de lâmpada.

11. Lâmpada de banda ampla intermitente e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 10,caracterizada pelo fato de que o espaçador(es) compreendeelástico.

12. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 10,caracterizada pelo fato de que o espaçador (es) é pelo menosum de, pré-tensionado ou flexível.

13. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 3,caracterizada por compreender o elemento(s), em que oelemento(s) transfere compressão a partir do segundo tubopara o tubo de lâmpada.

14. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 14,caracterizada pelo fato de que o elemento(s) compreendeainda um meio de centragem para centrar o tubo de lâmpadano segundo tubo.

15. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 3,caracterizada pelo fato de que o canal compreende ainda umagente de esfriamento, em que o agente de esfriamento épressurizado.

16. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 15,caracterizada pelo fato de que o agente de esfriamento épressurizado até pelo menos 200 kPa.

17. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 1,caracterizada por compreender ainda:meio de absorção de choque, em que o meio deabsorção de choque reside dentro do tubo de lâmpada.

18. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o eletrodo(s) compreendeainda:uma cabeça;uma seção média; euma parte posterior, a cabeça sendo conectável ouconectada à seção média e a seção média sendo conectável ouconectada à parte posterior; em que o eletrodo(s) écentrado dentro do tubo de lâmpada; em que a seção média doeletrodo(s) tem uma circunferência menor do que a cabeça doeletrodo(s), resultando em um espaço anular maior entre aseção média e o tubo de lâmpada do que entre a cabeça e otubo de lâmpada, e em que o gás reside dentro do espaçoanular.

19. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 18,caracterizada pelo fato de que pelo menos uma porção doespaço anular compreende um meio de absorção de choque.

20. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que pelo menos uma da primeiraextremidade de tubo de lâmpada ou a segunda extremidade detubo de lâmpada é chanfrada no sentido para fora ouchanfrada no sentido para dentro tendo uma inclinação nadireção radial, axial ou em ambas as direções.

21. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 20,caracterizada por compreender meio de dissipação eredirecionamento de onda de choque, em que o meio dedissipação e redirecionamento de onda de choque contatapelo menos uma da primeira extremidade de tubo de lâmpadaou segunda extremidade de tubo de lâmpada e compreende ummaterial de densidade intermediária entre o quartzo ouvidro e o meio de esfriamento.

22. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 1,caracterizada por compreender ainda:suporte(s) de extremidade de lâmpada, em que osuporte (s) permite que a lâmpada deslize sob a ação depulsos de elevada energia e/ou expansão térmica.

23. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 1,caracterizada por compreender adicionalmente:meio de retorno de corrente de aterramento, emque o meio de retorno de corrente de aterramento reverte adireção de corrente para e coaxial ao canal de plasma e emque o meio de retorno de corrente de aterramento estálocalizada a uma distância predefinida, em que a distânciapredefinida é otimizada para pelo menos um fatorselecionado do grupo de fatores consistindo em localizaçãoespacial de plasma, formato de seção transversal decorrente de plasma, proximidade de plasma com a superfícieinterna, tamanho de corrente de plasma, temperatura deplasma, densidade de elétrons de corrente de plasma, esaída espectral.

24. Lâmpada pulsada de banda ampla e/ouultravioleta (PUV), de acordo com a reivindicação 23,caracterizada pelo fato de que o meio de retorno decorrente de aterramento é um arranjo simétrico decondutores metálicos externos ou um arranjo radial decondutores paralelos.

25. Lâmpada de luz intermitente caracterizada porcompreender:um tubo de lâmpada, o tubo de lâmpadacompreendendo material transparente à irradiação tendo umasuperfície interna de tubo de lâmpada, uma superfícieexterna de tubo de lâmpada, uma primeira extremidade detubo de lâmpada e uma segunda extremidade de tubo delâmpada;um gás, o gás residindo dentro do tubo delâmpada;pelo menos dois eletrodos, os eletrodos residindopelo menos parcialmente dentro do tubo de lâmpada, em quecorrente elétrica entre o pelo menos dois eletrodos produzuma descarga elétrica no gás, a descarga tendo uma direção;pelo menos um segundo tubo, em que o tubo delâmpada está dentro de pelo menos parte do segundo tubo ouem que o segundo tubo está sobre pelo menos parte do tubode lâmpada, e o segundo tubo compreendendo uma segundasuperfície interna de tubo e uma segunda superfície externade tubo; eum canal entre o tubo de lâmpada e o segundotubo; a lâmpada de luz intermitente compreendendo aindapelo menos um de:um meio para prover resistência às forças devidoao carregamento de energia de múltiplos pulsos;um meio para melhorar a resistência e rigidez dalâmpada;um meio para prevenir oscilações ressonantes dotubo;um meio para reduzir carga de tensão no tubo delâmpada;um meio para limitar as forças de compressãoaxial sobre o tubo de lâmpada; ouum meio para absorver, suprimir e/ou redirecionaras ondas de choque.