ES2348844T3 - Lampara de descarga de alta presion con un recipiente de descarga ceramico. - Google Patents
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Abstract
Lámpara (10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19) de descarga de alta presión con un recipiente (21; 22) de descarga cerámico que encierra un espacio (24) de descarga que está dotado de un relleno ionizable que comprende uno o más haluros, estando constituido el recipiente (21; 22) de descarga sustancialmente por un material cerámico que tiene partes (31, 32; 33, 34) de extremo primeras y segundas, y conductores (44) de suministro de corriente que salen a través de cada parte (31, 32; 33, 34) de extremo hacia electrodos (42) respectivos dispuestos en el espacio (24) de descarga para mantener una descarga, estando formado al menos uno de los conductores (44) de suministro de corriente como un vástago que comprende iridio, estando sellado el vástago directamente frente al material cerámico, caracterizada porque una unión (71) sinterizada entre el vástago y el material cerámico forma el sello directo entre dicho vástago y dicho material cerámico.
Description
Lámpara de descarga de alta presión con un
recipiente de descarga cerámico.
La invención se refiere a una lámpara de
descarga de alta presión con un recipiente de descarga cerámico.
La invención también se refiere a una lámpara
reflectora.
Las lámparas de descarga de alta presión con un
recipiente de descarga cerámico contienen rellenos que, además de un
gas noble, tal como, por ejemplo, gas Xe o argón, también comprenden
mezclas de sales de haluros metálicos tales como haluro NaCe, NaTl,
NaSc y NaTlDy, por ejemplo, yoduro o combinaciones de estas sales.
Estas mezclas de sales de haluros metálicos se aplican para obtener,
entre otras cosas, una alta eficacia de la lámpara, una temperatura
de color específica y un valor específico del índice de reproducción
cromática general Ra.
Las lámparas de descarga de alta presión de este
tipo tienen generalmente un recipiente de descarga que encierra un
espacio de descarga que comprende el relleno de las mezclas de sales
de haluros metálicos. El espacio de descarga comprende además
electrodos entre los que se mantiene una descarga. Normalmente, los
electrodos están conectados a conductores pasantes, también
denominados conductores de paso, que atraviesan el recipiente de
descarga. Para conectar los conductores pasantes al recipiente de
descarga y sellarlo, generalmente se usa un material de vidrio,
también conocido como frita. Sin embargo, debido a la temperatura de
fusión relativamente baja de la frita y las temperaturas
relativamente altas en el espacio de descarga del recipiente de
descarga cuando la lámpara de descarga de alta presión está en
funcionamiento, el recipiente de descarga comprende tapones
extendidos en los que la frita sella los conductores pasantes de
electrodo frente al recipiente de descarga.
Una realización alternativa de la lámpara de
descarga de alta presión se conoce por la solicitud de patente PCT
WO 2005/124823. La lámpara de descarga de alta presión conocida
tiene un recipiente de descarga que comprende una construcción de
cierre primera y segunda en lados respectivos del recipiente de
descarga. Las construcciones de cierre están conectadas al
recipiente de descarga y comprenden un paso de corriente primero y
segundo respectivo, comprendiendo al menos el segundo un tubo que
tiene una unión sinterizada al tapón cerámico extendido que forma la
segunda construcción de cierre. El tubo, que consiste en un metal
elegido de molibdeno, renio, tungsteno, iridio, sus aleaciones, y
opcionalmente también comprende vanadio y/o titanio, encierra un
conductor de suministro de corriente mientras mantiene un espacio
capilar. El tubo y el conductor de suministro de corriente están
soldados entre sí en un extremo externo del tapón cerámico
extendido, soldadura que constituye un sello hermético del espacio
capilar. La lámpara de descarga de alta presión conocida tiene la
desventaja de una construcción de cierre bastante compleja y una
vida útil relativamente corta.
Una construcción de lámpara conocida adicional
se describe en el documento EP1580797. Esta lámpara tiene una
construcción pasante de al menos una pieza en forma de bola
compuesta por un metal elegido del grupo del platino y sellada
frente a un tapón cerámico mediante una soldadura.
Esta construcción conocida tiene una serie de
desventajas. Durante el proceso de sellado, la soldadura tiende a
descender fuera del área de sellado y sobre el propio electrodo. La
masa de soldadura así presente dentro del espacio de descarga
encerrado por el recipiente de descarga contamina el relleno del
espacio de descarga, lo que afecta negativamente a las propiedades
luminosas de la lámpara y, por tanto, tiene un efecto perjudicial
sobre su vida útil.
Además, la forma de bola es desventajosa porque
presenta problemas cuando el volumen delimitado por el tapón
cerámico y el elemento pasante está completamente lleno. Esto es
cuanto más verdadero cuando el elemento pasante está compuesto por
una fila de dos o más piezas en forma de bola.
Además, es una desventaja que no haya una
soldadura adecuada que pueda formar una unión fuerte con el tapón
cerámico y el metal del elemento pasante y que también resista las
condiciones de funcionamiento de la lámpara para un periodo de vida
de la lámpara de más de 1000 horas.
Una construcción de lámpara adicional se
describe en el documento EP 0 609 477. Esta lámpara tiene pasos
formados como vástagos compuestos por molibdeno, tungsteno o una
aleación de tungsteno/renio que se sinterizan directamente en un
orificio axial central de un tapón cerámico respectivo. La
estanqueidad al gas se consigue adicionalmente mediante una capa de
sellado que cubre la superficie externa del tapón en las
proximidades del paso.
Es un objeto de la invención proporcionar una
lámpara de descarga de haluro metálico con una vida útil más
larga.
Según un primer aspecto de la invención, el
objeto se consigue con una lámpara de descarga de alta presión con
un recipiente de descarga que encierra un espacio de descarga que
está dotado de un relleno ionizable que comprende uno o más haluros,
estando constituido el recipiente de descarga sustancialmente por un
material cerámico que tiene partes de extremo primeras y segundas, y
conductores de suministro de corriente que salen a través de cada
parte de extremo hacia electrodos respectivos dispuestos en el
espacio de descarga para mantener una descarga,
estando formado al menos uno de los conductores
de suministro de corriente como un vástago que comprende iridio. El
vástago está sellado directamente frente al material cerámico, en la
que una unión sinterizada entre el vástago y el material cerámico
forma el sello directo entre dicho vástago y dicho material
cerámico.
El efecto de las medidas según la invención es
que el uso del vástago que comprende iridio directamente sellado
frente al material cerámico da como resultado un riesgo muy reducido
de que se forman fisuras en el material cerámico de la pared del
recipiente de descarga en la superficie de contacto del vástago y el
material cerámico. Esto tiene un efecto significativo sobre un
aumento eficaz de la vida útil de la lámpara de descarga de alta
presión.
En la lámpara de descarga de alta presión según
la invención, el vástago se sella directamente frente al material
cerámico mediante una unión sinterizada, lo que da como resultado un
sello o cierre estanco a prueba de vacío del recipiente de descarga
a través de una conexión directa entre el vástago y el material
cerámico. Una sección transversal del vástago puede tener cualquier
forma, por ejemplo, una forma circular, elíptica, cuadrada o
angular.
Los inventores se han dado cuenta de que el
tubo, que está directamente sinterizado al material cerámico en la
lámpara de descarga de alta presión conocida, se deformará
repetidamente debido al calentamiento y enfriamiento de la lámpara
de descarga de alta presión conocida cuando se enciende y se apaga.
Esta deformación repetida en la lámpara de descarga de alta presión
conocida dará como resultado fisuras en el material cerámico,
especialmente en la superficie de contacto entre el tubo y el
material cerámico, lo que dará como resultado una fuga en el
recipiente de descarga, dando como resultado normalmente el final de
la vida de la lámpara de descarga de alta presión conocida. Cuando
se usa un vástago que comprende iridio según la invención, el
vástago se deformará menos en comparación con un tubo y, como tal,
se reducirán las fisuras en la superficie de contacto entre el
vástago y el material cerámico, dando como resultado una vida útil
más larga de la lámpara de descarga de gas de alta presión.
Es cierto que la diferencia en la relación de
dilatación térmica de Ir y Nb es insignificante en relación con la
relación de dilatación térmica de la alúmina. Sin embargo, Nb, que
es de lejos el metal más común usado para conductores pasantes en
recipientes de descarga cerámicos, es realmente más dúctil que Ir. A
este respecto, es sorprendente que, en la formación de un elemento
pasante sellado directamente, un vástago de Ir da como resultado una
construcción de paso duradera y fiable de una lámpara de descarga de
alta presión. Además, da como resultado una construcción mucho menos
compleja del sellado de paso de la lámpara, lo que constituye una
gran ventaja en la producción en serie a escala industrial.
El uso de un vástago de iridio que está
directamente sellado frente al material cerámico según la invención
tiene la ventaja adicional de un recipiente de descarga más pequeño,
lo que da como resultado una miniaturización adicional de la lámpara
de descarga de alta presión. Cuando el vástago que comprende iridio
se sella directamente frente al material cerámico mediante una unión
sinterizada, una conexión entre el vástago que comprende iridio y el
material cerámico puede resistir generalmente altas temperaturas, de
modo que la conexión entre el vástago y el material cerámico puede
aplicarse relativamente cerca de la descarga del recipiente de
descarga. Esto permite la miniaturización de la lámpara de descarga
de alta presión.
El uso de un vástago de iridio que está
directamente sellado mediante una unión de sinterización frente al
material cerámico según la invención tiene la ventaja adicional de
que permite una temperatura relativamente alta por todo el
recipiente de descarga, lo que da como resultado una distribución de
temperatura más homogénea dentro del recipiente de descarga,
promueve el mantenimiento de la lámpara y contribuye así a una vida
útil más larga. Entre otras características, una temperatura
relativamente alta por todo el recipiente de descarga reduce la
migración del material cerámico desde una parte del recipiente de
descarga hasta otra parte, lo que además contribuye a una vida útil
más larga de la lámpara de descarga de alta presión. En lámparas de
descarga con tapones que se extienden y sobresalen considerablemente
desde la descarga, se producirá una diferencia de temperatura
relativamente grande entre el recipiente de descarga cerca de la
descarga y cerca de las partes de extremo del tapón extendido. Esta
diferencia de temperatura relativamente grande puede provocar que el
material cerámico migre desde la pared interna del recipiente de
descarga hasta las partes de extremo, lo que debilitaría el
recipiente de descarga cerca de la descarga y así acortaría la vida
útil de la lámpara de descarga de alta presión. El uso del vástago
que comprende iridio directamente sellado frente al material
cerámico proporciona la posibilidad de mantener la longitud de un
tapón extendido muy reducida, de modo que puede reducirse la
migración del material cerámico, lo que también contribuye a un
aumento adicional de la vida útil de la lámpara de descarga de alta
presión. Una ventaja adicional de una temperatura relativamente
homogénea de la lámpara de descarga de alta presión es la mejora de
su estabilidad de colores.
En esta descripción y las reivindicaciones, se
entiende que "material cerámico" significa un material
refractario tal como un óxido metálico monocristalino (por ejemplo
zafiro), óxido metálico policristalino (por ejemplo óxido de itrio y
óxido de aluminio sinterizado densamente policristalino) y material
distinto a óxido policristalino (por ejemplo nitruro de aluminio).
Tales materiales pueden prepararse translúcidos cuando son casi
completamente densos, permiten temperaturas de pared de 1500 a 1700
Kelvin y son altamente resistentes a los ataques químicos por
haluros y otros componentes de relleno. Para el propósito de la
presente invención, se ha descubierto que el óxido de aluminio
policristalino (PCA) es el más adecuado.
Según la presente invención, se forma una unión
sinterizada entre el vástago y el material cerámico, que constituye
el sello directo entre el vástago y el material cerámico. Esta
realización tiene la ventaja de que no quedan hendiduras entre el
material cerámico y el vástago, lo que minimiza la extracción de
componentes salinos del relleno ionizable desde el espacio de
descarga por precipitación de los componentes salinos en las
hendiduras. Esta no existencia de hendiduras mejora la estabilidad
de colores de la lámpara de descarga de gas de alta presión.
Para contribuir adicionalmente a la calidad,
resistencia y durabilidad del sello directo, el vástago de Ir y el
material cerámico tienen una sección decreciente en la ubicación del
sello. La forma de sección decreciente tanto de la parte cerámica
como del vástago de Ir como conductor de suministro de corriente
proporciona un ajuste de autoalineación entre ambas piezas.
En una realización de la lámpara de descarga de
alta presión, el recipiente de descarga comprende un quemador
cerámico translúcido que tiene partes de extremo primeras y
segundas, y un tapón cerámico para sellar las partes de extremo
primeras y/o segundas del quemador cerámico translúcido,
comprendiendo el vástago iridio que está directamente sellado frente
al tapón cerámico. Esta realización tiene la ventaja de que el uso
de un tapón cerámico permite una abertura relativamente grande en el
quemador cerámico translúcido, lo que proporciona la posibilidad de
usar estructuras en el lado de los conductores de suministro de
corriente dirigidas a la descarga. Estas estructuras de extensión
también se conocen comúnmente como bobinas o esferas. El uso de
bobinas o esferas en la lámpara de descarga de alta presión tiene la
ventaja de que reducen un efecto de ennegrecimiento del recipiente
de descarga debido a la deposición catódica de tungsteno, que se
produce, por ejemplo, durante el encendido de la lámpara de descarga
de alta presión y, por ejemplo, cuando se aumenta/atenúa la
intensidad luminosa.
En una realización de la lámpara de descarga de
alta presión, el tapón cerámico y el quemador cerámico translúcido
están constituidos por diferentes materiales cerámicos. Esta
realización tiene la ventaja de que el tapón cerámico puede estar
constituido por el material cerámico diferente elegido para permitir
una conexión perfecta entre el vástago que comprende iridio y el
tapón cerámico. Por ejemplo, el material cerámico diferente se elige
para que tenga un coeficiente de dilatación sustancialmente idéntico
en comparación con el vástago que comprende iridio, de modo que se
minimiza el esfuerzo térmico entre el vástago y el tapón cerámico.
Alternativamente, por ejemplo, el material cerámico diferente del
tapón cerámico se elige para formar un sello estanco a prueba de
vacío y resistente entre el vástago y el tapón cerámico. El material
cerámico diferente puede estar compuesto, por ejemplo, por
materiales (químicamente) diferentes en comparación con los del
quemador cerámico translúcido o, por ejemplo, puede diferir sólo del
quemador cerámico translúcido en un proceso de sinterización previa
diferente realizado, por ejemplo, a una temperatura mayor que para
el quemador cerámico translúcido. Generalmente, la luz generada en
el espacio de descarga debe emitirse desde la lámpara de descarga de
alta presión, y por tanto, al menos parte del recipiente de descarga
debe estar constituido por un material cerámico translúcido. Cuando
el recipiente de descarga comprende un quemador cerámico translúcido
y un tapón cerámico, el material cerámico diferente del tapón
cerámico no tiene que ser necesariamente translúcido, lo que permite
el uso de una gama más amplia de materiales cerámicos como tapón
cerámico en la lámpara de descarga de alta presión según la
invención. El material cerámico del tapón cerámico también puede
cambiar durante, por ejemplo, un proceso de sinterización del
vástago de iridio en el tapón cerámico, con el resultado de que el
material cerámico del tapón cerámico es diferente del material
cerámico del quemador cerámico translúcido. Esto permite el uso de
un proceso de sinterización que da como resultado una conexión
resistente estanca al gas entre el vástago y el tapón cerámico
mientras que, por ejemplo, reduce la característica translúcida del
material cerámico del tapón cerámico.
En una realización de la lámpara de descarga de
alta presión, se dispone una unión sinterizada adicional entre la
pared del quemador cerámico translúcido y el tapón cerámico para
sellar el quemador cerámico translúcido con el tapón cerámico. Esta
realización tiene la ventaja de que la unión sinterizada adicional
es generalmente resistente al entorno agresivo de la lámpara de
descarga de alta presión y está constituida por sólo algunos
materiales diferentes, lo que da como resultado un proceso de
sellado relativamente simple.
En una realización de la lámpara de descarga de
alta presión, se dispone una frita entre la pared de quemador
cerámico translúcido y el tapón cerámico para sellar el quemador
cerámico translúcido con el tapón cerámico. Esta realización tiene
la ventaja de que el quemador cerámico translúcido puede sellarse
con el tapón cerámico mientras se usa la frita a una temperatura
relativamente baja, evitando así la vaporización de los componentes
de relleno. Esto es especialmente beneficioso cuando se usa mercurio
como componente de relleno en el relleno ionizable del recipiente de
descarga, en cuyo caso la temperatura del mercurio no debe superar
los 300ºC antes de sellar el quemador cerámico translúcido.
Sin embargo, el uso de la frita para sellar el
quemador cerámico translúcido con el tapón cerámico hace que la
frita esté relativamente cerca de la descarga a alta temperatura en
el espacio de descarga. Esta construcción es por tanto
particularmente adecuada en una lámpara que tenga cantidades de
relleno muy bajas. En una lámpara en la que el relleno se vaporice
de manera sustancialmente completa durante el funcionamiento, el uso
de la frita de este modo relativamente cerca del espacio de descarga
es por tanto posible.
En una realización de la lámpara de descarga de
alta presión, el vástago que comprende iridio tiene un diámetro
inferior a 600 \mum, y preferiblemente inferior a 300 \mum. Los
vástagos con diámetros superiores a 600 \mum muestran a menudo
fisuras en la superficie de contacto entre el vástago y el material
cerámico, que resultan generalmente de una diferencia entre la
dilatación térmica del vástago de iridio y el material cerámico del
recipiente de descarga. Estas fisuras dan como resultado normalmente
una fuga en el recipiente de descarga, lo que normalmente da como
resultado el fin de la vida de la lámpara de descarga de alta
presión. Por un lado, diámetros menores garantizan menos esfuerzo
térmico en la superficie de contacto entre el vástago y el material
cerámico y aumentan la vida útil de la lámpara de descarga. Por otro
lado, diámetros mayores llevan a una conducción reducida, en
particular la conducción térmica. Además, es más complicado manejar
vástagos de pequeño diámetro de este tipo. Un diámetro de vástago de
entre aproximadamente 100 \mum y 300 \mum ha resultado ser un
buen compromiso.
La invención se refiere además a una lámpara
reflectora que comprende la lámpara de descarga de alta presión
según la invención.
Estos y otros aspectos de la invención son
evidentes a partir de y se aclararán con referencia a las
realizaciones descritas más adelante en el presente documento.
En los dibujos:
las figuras 1A y 1B son vistas en sección
transversal de realizaciones de una lámpara de descarga de alta
presión según la invención,
las figuras 2A y 2B son vistas en sección
transversal de partes de extremo de una lámpara de descarga de alta
presión según la invención, en la que los conductores de suministro
de corriente están sellados frente al tapón cerámico dispuesto en
una abertura del quemador cerámico translúcido,
las figuras 3A y 3B son vistas en sección
transversal de partes de extremo de una lámpara de descarga de alta
presión según la invención, en la que los conductores de suministro
de corriente están sellados frente al tapón cerámico dispuesto como
un capuchón en una abertura del quemador cerámico translúcido,
estando fijado el tapón cerámico al quemador cerámico translúcido
mediante una frita,
las figuras 4A y 4B son vistas en sección
transversal de partes de extremo de una lámpara de descarga de alta
presión, en la que un sello está dispuesto entre los conductores de
suministro de corriente y el quemador cerámico translúcido por medio
de una frita de sellado para sellar los conductores de suministro de
corriente frente al quemador cerámico translúcido, y
la figura 5 muestra una lámpara reflectora según
la invención.
Las figuras son meramente esquemáticas y no
están trazadas a escala. Particularmente por motivos de claridad,
algunas dimensiones son exageradamente considerables. Los
componentes similares en las figuras se indican mediante los mismos
números de referencia en la medida de lo posible.
Las figuras 1A y 1B son vistas en sección
transversal de realizaciones de lámparas 10, 12 de descarga de alta
presión según la invención. En estas realizaciones, la lámpara 10,
12 de descarga comprende un recipiente 21, 22 de descarga que
encierra un espacio 24 de descarga. El recipiente 21, 22 de descarga
está constituido sustancialmente por un material cerámico tal como
óxido de aluminio (Al_{2}O_{3}). El recipiente 21, 22 de
descarga comprende además una primera parte 31, 33 de extremo y una
segunda parte 32, 34 de extremo desde las que salen los conductores
44 de suministro de corriente a través del recipiente 21, 22 de
descarga. Los conductores 44 de suministro de corriente están
formados por un vástago que comprende iridio. Generalmente, un
electrodo 42 está conectado a los conductores 44 de suministro de
corriente en un lado dirigido al espacio 24 de descarga. El
electrodo está constituido a menudo por tungsteno. Además, un cable
46 de corriente está conectado a los conductores 44 de suministro de
corriente en un lado dirigido alejado del espacio 24 de descarga. El
cable 46 de corriente está constituido a menudo por molibdeno para
conectar el electrodo 42 a través del conductor 44 de suministro de
corriente a una fuente de alimentación (no mostrada) para alimentar
la lámpara 10, 12 de descarga de alta presión.
En la realización de la lámpara 10 de descarga
mostrada en la figura 1A, el recipiente 21 de descarga comprende un
quemador cerámico translúcido con una pared 210 y un tapón 61
cerámico, estando constituidos ambos por un primer material
cerámico. La pared 210 de quemador cerámico translúcido es
sustancialmente cilíndrica y está sellada, en la primera parte 31 de
extremo, con los conductores 44 de suministro de corriente que son
el vástago que comprende iridio y, en la segunda parte de extremo,
con el tapón 61 cerámico dispuesto como un capuchón en la pared 210
de quemador cerámico translúcido. El quemador cilíndrico cerámico
translúcido con la pared 210 puede fabricarse de manera
relativamente sencilla y con un coste relativamente bajo.
En la primera parte 31 de extremo del quemador
21 de cerámico, el conductor 44 de suministro de corriente está
directamente sellado frente al material cerámico del quemador 21
cerámico translúcido a través de una unión 71 sinterizada entre el
primer material cerámico y el vástago de iridio del conductor 44 de
suministro de corriente. La unión 71 sinterizada entre el primer
material cerámico de la pared 210 de quemador cerámico translúcido y
el vástago del conductor 44 de suministro de corriente puede
generarse, por ejemplo, aumentando la temperatura del primer
material cerámico que rodea el vástago de iridio del conductor 44 de
suministro de corriente hasta una temperatura de sinterización de
entre 1700ºC y 1800ºC, usando, por ejemplo, un horno.
Alternativamente, la unión 71 sinterizada puede producirse, por
ejemplo, sinterizando previamente en primer lugar la pared 210 de
quemador cerámico a una temperatura de entre aproximadamente 1000ºC
y 1400ºC, y posteriormente, tras aplicar el vástago de iridio en un
orificio de la pared 210 de quemador cerámico, sinterizando la pared
210 de quemador cerámico alrededor del vástago de iridio para formar
un sello de unión sinterizada, sustancialmente estanco a prueba de
vacío.
En la segunda parte 32 de extremo de la pared
210 de quemador cerámico, el conductor 44 de suministro de corriente
está directamente sellado frente al tapón 61 cerámico a través de
una unión 71 sinterizada entre el primer material cerámico del tapón
61 cerámico y el vástago del conductor 44 de suministro de
corriente. El tapón 61 cerámico sella posteriormente el quemador
cerámico translúcido, por ejemplo, a través de una unión 72
sinterizada adicional entre el tapón 61 cerámico y la pared 210 de
quemador cerámico translúcido. En la realización mostrada en la
figura 1A, el primer material cerámico del tapón 61 cerámico es
sustancialmente idéntico al primer material cerámico de la pared 210
de quemador cerámico translúcido. El uso del tapón 61 cerámico tiene
la ventaja de que permite un proceso de sinterización diferente para
crear la unión 710 sinterizada entre el vástago del conductor 44 de
suministro de corriente y el tapón 61 cerámico, en comparación con
el proceso de sinterización para crear la unión 71 sinterizada entre
el vástago del conductor 44 de suministro de corriente y la pared
210 de quemador cerámico translúcido tal como se muestra en la
primera parte 31 de extremo. Cuando se crea la unión sinterizada
entre el vástago del conductor 44 de suministro de corriente y la
pared 210 de quemador cerámico translúcido, el proceso de
sinterización no debe alterar las características translúcidas de la
pared 210 de quemador cerámico translúcido. Esto limita la elección
de los procesos de sinterización para crear la unión 710 sinterizada
y así puede dar como resultado una unión 710 sinterizada menos
óptima entre el vástago del conductor 44 de suministro de corriente
y la pared 210 de quemador translúcido. Debido al uso del tapón 61
cerámico, puede elegirse un proceso de sinterización diferente para
crear la unión 710 sinterizada entre el tapón 61 cerámico y el
vástago del conductor 44 de suministro de corriente, por ejemplo, un
proceso que dé cómo resultado una unión más resistente entre el
material cerámico del tapón 61 cerámico y el vástago del conductor
44 de suministro de corriente. Si este proceso de sinterización
diferente altera las características translúcidas del primer
material cerámico del tapón 61 cerámico, influirá en la emisión
característica de la lámpara 10 de descarga de alta presión sólo
marginalmente. El uso de primeros materiales cerámicos
sustancialmente idénticos tanto para la pared 210 de quemador
cerámico translúcido como para el tapón 61 cerámico consigue
características materiales sustancialmente idénticas tales como
dilatación térmica del tapón 61 cerámico y la pared 210 de quemador
cerámico translúcido. Esto da como resultado, por ejemplo, una
deformación térmica relativamente baja entre el tapón 61 cerámico y
la pared 210 de quemador cerámico translúcido cuando, en
funcionamiento, la lámpara 10 de descarga de alta presión se
calienta y enfría cuando se enciende y se apaga, respectivamente.
Esta deformación térmica relativamente baja dará como resultado una
vida útil relativamente larga de la lámpara 10 de descarga de alta
presión. Además, el uso del tapón 61 cerámico permite una abertura
relativamente grande en la pared 210 de quemador cerámico
translúcido que, por ejemplo, proporciona la posibilidad de usar
estructuras 48 extendidas (véase la figura 1B) en los electrodos 42.
Estas estructuras 48 de extensión también se conocen comúnmente como
bobinas (no mostradas) o esferas 48. El uso de bobinas o esferas 48
reduce un efecto de ennegrecimiento de la pared 210 del recipiente
de descarga, efecto provocado por la deposición catódica de
tungsteno 42, que se produce, por ejemplo, durante el encendido de
la lámpara 10 de descarga de alta presión y, por ejemplo, cuando se
aumenta/atenúa la intensidad luminosa.
En la realización de la lámpara 12 de descarga
mostrada en la figura 1B, el recipiente 22 de descarga comprende un
quemador cerámico translúcido con una pared 220 constituida por el
primer material cerámico y el tapón 61 cerámico constituido por un
segundo material cerámico que difiere del primer material cerámico.
El quemador cerámico translúcido con la pared 220 tiene forma de
bulbo y está sellado, en la primera parte 33 de extremo, con el
vástago del conductor 44 de suministro de corriente y, en la segunda
parte 34 de extremo, con el tapón 61 cerámico dispuesto como un
capuchón 61 en la pared 220 de quemador cerámico translúcido. La
descarga en el espacio 24 de descarga del quemador cerámico
translúcido en forma de bulbo está ubicada más lejos de la pared de
la pared 220 de quemador cerámico translúcido en forma de bulbo, lo
que normalmente da como resultado un índice de reproducción
cromática mejorado de la lámpara 12 de descarga de alta presión y
una vida útil mejorada debido a menores temperaturas de pared de la
pared 220 de quemador cerámico translúcido.
En la primera parte 31 de extremo del quemador
cerámico con la pared 220, el vástago del conductor 44 de suministro
de corriente está directamente sellado frente al primer material
cerámico de la pared 220 de quemador cerámico translúcido a través
de una unión 71 sinterizada entre el primer material cerámico y el
vástago de iridio del conductor 44 de suministro de corriente,
sustancialmente de manera idéntica a la realización mostrada en la
figura 1A.
En la segunda parte 34 de extremo de la pared
220 de quemador cerámico translúcido, el conductor 44 de suministro
de corriente está directamente sellado frente al tapón 61 cerámico a
través de una unión 710 sinterizada entre el segundo material
cerámico del tapón 61 cerámico y el vástago del conductor 44 de
suministro de corriente. Posteriormente, el tapón 61 cerámico sella
la pared 220 de quemador cerámico translúcido, por ejemplo, a través
de una unión 72 sinterizada adicional entre el tapón 61 cerámico y
la pared 220 de quemador cerámico translúcido. El primer material
cerámico se selecciona para que sea, por ejemplo, sustancialmente
translúcido frente a la luz emitida desde la descarga del espacio 24
de descarga de la lámpara 12 de descarga de alta presión cuando está
en funcionamiento. El segundo material cerámico se selecciona, por
ejemplo, para obtener una unión 710 sinterizada resistente entre el
conductor 44 de suministro de corriente y el tapón 61 cerámico. Las
características translúcidas del segundo material cerámico para la
luz emitida desde la descarga del espacio 24 de descarga influirán
en la emisión característica de la lámpara 12 de descarga de alta
presión sólo marginalmente. Esto permite elegir a partir de una
selección más amplia de segundos materiales cerámicos para obtener
la unión 710 sinterizada resistente entre el vástago del conductor
44 de suministro de corriente y el tapón 61 cerámico.
En las realizaciones mostradas en las figuras 1A
y 1B, el tapón 61 cerámico puede producirse alrededor del conductor
44 de suministro de corriente mediante procesos de moldeo bien
conocidos, tales como moldeo por inyección, extrusión y colada con
barbotina.
En una realización de la lámpara 10, 12 de
descarga de alta presión, el vástago del conductor 44 de suministro
de corriente tiene un diámetro d inferior a 600 \mum y
preferiblemente inferior a 300 \mum. Cuando se usa un vástago que
tiene un diámetro inferior a
600 \mum, las deformaciones térmicas residuales en la unión 71, 710 sinterizada provocadas, por ejemplo, por diferencias restantes en la dilatación térmica del material cerámico y el vástago del conductor 44 de suministro de corriente seguirán siendo relativamente pequeñas, evitando fisuras que se producen en la unión 71, 710 sinterizada cuando la lámpara 10, 12 de descarga de alta presión se calienta y se enfría en uso cuando se enciende y se apaga, respectivamente.
600 \mum, las deformaciones térmicas residuales en la unión 71, 710 sinterizada provocadas, por ejemplo, por diferencias restantes en la dilatación térmica del material cerámico y el vástago del conductor 44 de suministro de corriente seguirán siendo relativamente pequeñas, evitando fisuras que se producen en la unión 71, 710 sinterizada cuando la lámpara 10, 12 de descarga de alta presión se calienta y se enfría en uso cuando se enciende y se apaga, respectivamente.
Las figuras 2A y 2B son vistas en sección
transversal de partes 32, 34 de extremo de una lámpara 14, 15 de
descarga de alta presión según la invención. El recipiente 21, 22 de
descarga está constituido por el quemador cerámico translúcido con
pared 210, 220 y el tapón 62 cerámico. A diferencia de las
realizaciones mostradas en las figuras 1A y 1B, los tapones 62
cerámico mostrados en las figuras 2A y 2B están dispuestos
sustancialmente en la abertura de la pared 210, 220 de quemador
cerámico translúcido, en lugar de como un capuchón 61 tal como se
muestra en las figuras 1A y 1B. Esta disposición del tapón 62
cerámico genera normalmente una unión sinterizada entre el tapón 62
cerámico y la pared 210, 220 de quemador cerámico translúcido, unión
que es más resistente en comparación con la aplicación del tapón 61
cerámico como un capuchón en la abertura de la pared 210, 220 de
quemador cerámico translúcido en las figuras 1A y 1B. Para obtener
esta unión 72 sinterizada resistente, el tapón 62 cerámico se
sinteriza previamente, por ejemplo, a una temperatura mayor que la
pared 210, 220 de quemador cerámico translúcido. Cuando el tapón 62
cerámico previamente sinterizado se sinteriza respecto a la pared
210, 220 de quemador cerámico translúcido previamente sinterizada,
esta pared 210, 220 se contraerá más que el tapón 62 cerámico,
creando una unión resistente y sustancialmente estanca a prueba de
vacío. Además, esta unión 72 sinterizada más resistente resulta
normalmente de una zona de conexión aumentada de la unión 72
sinterizada cuando el tapón 62 cerámico encaja en la abertura de la
pared 210, 220 de quemador cerámico translúcido.
En la realización mostrada en la figura 2A, la
pared 210 de quemador cerámico translúcido sustancialmente
cilíndrica y el tapón 62 cerámico están constituidos ambos por el
primer material cerámico. La unión 710 sinterizada está dispuesta
entre el conductor 44 de suministro de corriente y el tapón 62
cerámico, y la unión 72 sinterizada adicional está dispuesta entre
el tapón 62 cerámico y la pared 210 de quemador cerámico
translúcido. De nuevo, el uso del primer material cerámico para el
tapón 62 cerámico así como la pared 210 de quemador cerámico
translúcido da como resultado, por ejemplo, una deformación térmica
relativamente baja entre el tapón 62 cerámico y la pared 210 de
quemador cerámico translúcido cuando, en funcionamiento, la lámpara
14 de descarga de alta presión se calienta y se enfría cuando se
enciende y se apaga, respectivamente. Esta deformación térmica
relativamente baja dará como resultado una vida útil relativamente
larga de la lámpara 14 de descarga de alta presión. El proceso de
sinterización para sellar el conductor 44 de suministro de corriente
frente al tapón 62 cerámico puede optimizarse para la unión 710
sinterizada sin fisuras y resistente, posiblemente perdiendo parte
de las características translúcidas del primer material cerámico del
tapón 62 cerámico.
En la realización mostrada en la figura 2B, la
pared 220 de quemador cerámico translúcido en forma de bulbo está
constituida por el primer material cerámico, y el tapón 62 cerámico
está constituido por el segundo material cerámico. El primer
material cerámico se selecciona para que sea, por ejemplo,
sustancialmente translúcido frente a la luz emitida desde la
descarga del espacio 24 de descarga de la lámpara 15 de descarga de
alta presión cuando está en funcionamiento. El segundo material
cerámico se selecciona, por ejemplo, para obtener una unión 710
sinterizada resistente entre el conductor 44 de suministro de
corriente y el tapón 61 cerámico.
En las realizaciones mostradas en las figuras 2A
y 2B, el tapón 62 cerámico se extiende desde la pared 210, 220 de
quemador cerámico translúcido. Sin embargo, el tapón 62 cerámico
también puede estar dispuesto en las partes 31, 33 de extremo de la
lámpara de descarga de alta presión.
Las figuras 3A y 3B son vistas en sección
transversal de partes 32, 34 de extremo de una lámpara 16, 17 de
descarga de alta presión según la invención, en la que los
conductores 44 de suministro de corriente se sellan frente al tapón
61 cerámico dispuesto como un capuchón en la abertura del quemador
21, 22 cerámico translúcido, estando fijado el tapón 61 cerámico a
la pared 210, 220 de quemador cerámico translúcido mediante una
frita 73. El recipiente 21, 22 de descarga de la lámpara 16, 17 de
descarga de alta presión está constituido por la pared 210, 220 de
quemador cerámico translúcido y el tapón 61 cerámico. El uso de la
frita 73 permite un cierre relativamente rápido del recipiente 21,
22 de descarga a temperaturas relativamente bajas. Esto es
especialmente beneficioso cuando se usa mercurio en el relleno
ionizable de la lámpara 16, 17 de descarga de alta presión porque la
temperatura del relleno ionizable que comprende mercurio no debe
superar los 300ºC para evitar la evaporación del mercurio antes de
sellar el quemador cerámico translúcido.
En la realización mostrada en la figura 3A, la
pared 210 de quemador cerámico translúcido sustancialmente
cilíndrica está constituida por el primer material cerámico, y el
tapón 62 cerámico está constituido por el segundo material cerámico.
De nuevo, el primer material cerámico se selecciona para que sea,
por ejemplo, sustancialmente translúcido frente a la luz emitida
desde la descarga del espacio 24 de descarga de la lámpara 16 de
descarga de alta presión cuando está en funcionamiento. El segundo
material cerámico se selecciona, por ejemplo, para obtener una unión
710 sinterizada resistente entre el conductor 44 de suministro de
corriente y el tapón 61 cerámico.
En la realización mostrada en la figura 3B, la
pared 220 de quemador cerámico translúcido en forma de bulbo y el
tapón 61 cerámico están constituidos ambos por el primer material
cerámico. La unión 710 sinterizada está dispuesta entre el conductor
44 de suministro de corriente y el tapón 61 cerámico, y la frita 73
está dispuesta entre el tapón 61 cerámico y la pared 220 de quemador
cerámico translúcido. De nuevo, el uso del primer material cerámico
para el tapón 62 cerámico así como la pared 220 de quemador cerámico
translúcido da como resultado, por ejemplo, una deformación térmica
relativamente baja entre el tapón 62 cerámico y la pared 220 de
quemador cerámico translúcido de la lámpara 17 de descarga de alta
presión en funcionamiento. Esta deformación térmica relativamente
baja (en funcionamiento) entre la pared 220 de quemador cerámico
translúcido y el tapón 62 cerámico da como resultado una deformación
térmica relativamente baja en la frita 73, que evita la aparición de
fisuras en la frita 73 y aumenta la vida útil de la lámpara 17 de
descarga de alta presión. El proceso de sinterización para sellar el
conductor 44 de suministro de corriente frente al tapón 62 cerámico
puede optimizarse para la unión 710 sinterizada sin fisuras y
resistente, posiblemente perdiendo parte de las características
translúcidas del primer material cerámico del tapón 62 cerámico.
Las figuras 4A y 4B son vistas en sección
transversal de partes 32 de extremo de una lámpara de descarga de
alta presión, en la que una frita 74 de sellado está dispuesta entre
los conductores 44 de suministro de corriente y el tapón 61 cerámico
translúcido formando un sello de los conductores 44 de suministro de
corriente frente al material cerámico translúcido del recipiente de
descarga (no mostrado). La frita 74 de sellado está compuesta, por
ejemplo, por Al_{2}O_{3}, Dy_{2}O_{3} y SiO_{2}. Forma un
sello estanco a prueba de vacío alrededor del conductor 44 de
suministro de corriente, sellando la pared 210, 220 de quemador
cerámico translúcido.
La figura 4A muestra una realización de la
construcción de sellado de la lámpara de descarga de alta presión en
la que el vástago de Ir está dotado de un reborde 440, que se ha
sellado en la superficie externa del tapón 61 cerámico mediante la
frita 74 de sellado. En esta construcción, el reborde 440 forma una
especie de capuchón en la cabeza del tapón 61 cerámico.
Alternativamente, el reborde 440 está sellado directamente frente al
extremo de la pared del recipiente cerámico. Por la naturaleza de
esta forma, que la frita de sellado fluya al interior del espacio de
descarga es prácticamente imposible, mientras que al mismo tiempo el
sello formado por la frita 74 de sellado está ubicado a una
distancia relativamente grande respecto a la descarga cuando la
lámpara está en funcionamiento. De este modo, se consiguen las dos
ventajas de mantener la frita de sellado fuera del espacio de
descarga y mantenerla relativamente fría durante el funcionamiento
de la lámpara. Una hendidura 740 muy delgada, que puede llenarse
parcialmente con frita de sellado, se deja a lo largo de la longitud
del tapón 61 cerámico y el vástago de Ir que forma el conductor 44
de suministro de corriente. Llenando parcialmente la hendidura 740,
su volumen es el menor posible, minimizando así el volumen
disponible para que los constituyentes de relleno condensen durante
el funcionamiento de la
lámpara.
lámpara.
La figura 4B muestra una realización de la
construcción de sellado de la lámpara de descarga de alta presión en
la que el vástago de Ir y el tapón 61 cerámico tienen una sección
decreciente en la ubicación del sello. La forma de sección
decreciente tanto de la parte cerámica por la sección 610 como del
vástago de Ir como conductor 44 de suministro de corriente por la
sección 444 proporciona un ajuste de autoalineación entre ambas
piezas y contribuye así a una distribución uniforme de la frita 74
de sellado por la longitud del sello. Además, la forma de dicha
construcción ayuda a evitar que la frita 74 de sellado fluya al
interior del espacio de descarga durante el proceso de sellado.
Alternativamente, según la presente invención, se realiza un sello
directo entre el vástago de Ir como conductor 44 de suministro de
corriente con una sección 444 de sección decreciente y una sección
de sección decreciente en el extremo del recipiente de descarga
cerámico.
En las construcciones con un sello por medio de
una frita de sellado, el vástago de Ir tiene preferiblemente un
diámetro pequeño de, por ejemplo,
\leq 400 \mum, preferiblemente \leq 300 \mum al menos cuando tiene una sección decreciente en el extremo conectado al electrodo 42. El reborde 440 tiene preferiblemente las siguientes dimensiones: diámetro externo 2 mm, o más preferiblemente 1 mm; grosor de reborde 100 \mum o menor. Una longitud de frita de 0,5 a 0,8 mm ha resultado ser suficiente para conseguir un sello estanco a prueba de vacío que puede durar la vida útil de la lámpara.
\leq 400 \mum, preferiblemente \leq 300 \mum al menos cuando tiene una sección decreciente en el extremo conectado al electrodo 42. El reborde 440 tiene preferiblemente las siguientes dimensiones: diámetro externo 2 mm, o más preferiblemente 1 mm; grosor de reborde 100 \mum o menor. Una longitud de frita de 0,5 a 0,8 mm ha resultado ser suficiente para conseguir un sello estanco a prueba de vacío que puede durar la vida útil de la lámpara.
La figura 5 muestra una lámpara 100 reflectora
según la invención. La lámpara 100 reflectora comprende la lámpara
12 de descarga de alta presión según la invención.
Debe observarse que las realizaciones
mencionadas anteriormente ilustran en lugar de limitar la invención,
y que los expertos en la técnica podrán diseñar muchas realizaciones
alternativas sin apartarse del alcance de las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (8)
1. Lámpara (10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19) de
descarga de alta presión con un recipiente (21; 22) de descarga
cerámico que encierra un espacio (24) de descarga que está dotado de
un relleno ionizable que comprende uno o más haluros, estando
constituido el recipiente (21; 22) de descarga sustancialmente por
un material cerámico que tiene partes (31, 32; 33, 34) de extremo
primeras y segundas, y conductores (44) de suministro de corriente
que salen a través de cada parte (31, 32; 33, 34) de extremo hacia
electrodos (42) respectivos dispuestos en el espacio (24) de
descarga para mantener una descarga,
estando formado al menos uno de los conductores
(44) de suministro de corriente como un vástago que comprende
iridio, estando sellado el vástago directamente frente al material
cerámico, caracterizada porque una unión (71) sinterizada
entre el vástago y el material cerámico forma el sello directo entre
dicho vástago y dicho material cerámico.
2. Lámpara (10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19) de
descarga de alta presión según la reivindicación 1, en la que el
recipiente (21; 22) de descarga comprende una pared (210, 220) de
quemador cerámico translúcido que tiene las partes (31, 32; 33, 34)
de extremo primeras y segundas, y un tapón (61, 62) cerámico para
sellar las partes (31, 32; 33, 34) de extremo primeras y/o segundas
de la pared (210, 220) de quemador cerámico translúcido,
comprendiendo el vástago iridio que se sella directamente frente al
tapón (61, 62) cerámico a través de la unión (710) sinterizada.
3. Lámpara (10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19) de
descarga de alta presión según la reivindicación 2, en la que el
tapón (61, 62) cerámico y la pared (210, 220) de quemador cerámico
translúcido están constituidos por diferentes materiales
cerámicos.
4. Lámpara (10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19) de
descarga de alta presión según la reivindicación 2 ó 3, en la que
una unión (72) sinterizada adicional entre la pared (210, 220) de
quemador cerámico translúcido y el tapón (61, 62) cerámico está
dispuesta para sellar la pared (210, 220) de quemador cerámico
translúcido con el tapón (61, 62) cerámico.
5. Lámpara (10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19) de
descarga de alta presión según la reivindicación 2 ó 3, en la que
una frita (73) está dispuesta entre la pared (210, 220) de quemador
cerámico translúcido y el tapón (61, 62) cerámico para sellar la
pared (210, 220) de quemador cerámico translúcido con el tapón (61,
62) cerámico.
6. Lámpara (10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19) de
descarga de alta presión según la reivindicación 1, en la que el
vástago que comprende iridio tiene un diámetro (d) inferior a 600
\mum y preferiblemente inferior a 300 \mum.
7. Lámpara de descarga de alta presión según la
reivindicación 1, en la que el vástago y el material cerámico tienen
una sección decreciente en la ubicación del sello directo.
8. Lámpara (100) reflectora que comprende la
lámpara (10, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19) de descarga de alta presión
según la reivindicación 1, 2 ó 3.
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