专利名称：高压放电灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有基本是细长形灯泡的高压放电灯，该灯泡有两个颈部和一个位于中央位置的真空密封放电室。本发明还涉及包含这种高压放电灯的反射灯和投影系统。
背景技术：
这种高压放电灯例如已公知于美国专利5109181。该高压汞蒸汽放电灯具有耐高温材料制成的灯泡，包含有两个钨电极和填料，填料基本由稀有气体和汞形成，在工作状态不含卤素。耐高温灯泡可以由例如石英玻璃或氧化铝制成。所述灯具有石英玻璃制成的椭球形或圆筒形灯泡。圆筒形石英部分融合进灯泡端部，钼箔以真空密封方式熔进所述部分。在约束放电室的这些真空密封引线通孔的区域使用钼箔，因为按照这种方式能够实现更加真空密封的电流源。钼箔与各个内电极和外电流源导线连接。在灯工作期间，灯中的填料受激并且处于放电状态。
代表高亮度放电灯(HID)的这种气体放电灯，优选用做数字投影仪系统例如视频投影仪中的光源。工作时这些灯通常插入反射器，所以出于安全的原因，包括灯和反射器的封闭反射器系统常常作为反射灯来出售。对投影仪减小尺寸的要求必然导致也要减小反射器系统的尺寸。关键部件的过高温度对小型化构成主要障碍。例如，具有基本上是细长灯泡的灯通常设置在反射器的光轴上，所以放电灯处于焦点上。灯泡自由端的长度则由灯泡材料(例如石英玻璃)的导热率决定。由于在350℃以上的温度，引线通孔的外区域中的钼带可以与空气中存在的氧反应，并且这种反应导致产品寿命缩短，所以必须从热放电室与钼带的位置之间的部位释放足够的热量。通过热传导向灯泡端部传输的能量必须通过对流和辐射传递到周围环境。
如果灯设置在一个具有反射器和出于安全原因的前平板(反射灯)的封闭系统中，则减小反射器系统的尺寸将导致内部空气温度升高，这使得钼带温度接近极限温度。从而使得灯寿命缩短。因此，已有的灯存在的缺点是这种距离仅能够缩短到有限程度，以致不能减小灯和反射器系统的尺寸。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种高压放电灯，由于改善了热特性，所以能够提供更长的使用寿命。
该目的是通过一种高压放电灯来实现的，该灯在颈部至少部分地设置有反射层。该反射层反射整个光谱(紫外光、可见光、红外光)的辐射。该反射层特别是用做隔热层，在灯端部反射颈部上所入射的辐射，起热辐射作用，因此能够防止额外的加热，或者至少可以减少额外的加热。在灯的颈部的额外热辐射例如是由于进一步的小型化引起的，或者是由于反射灯使用椭圆镜引起的。与广泛使用的抛物线镜基本产生平行光束不同的是，椭圆镜提供了小型化的可能性，因为存在第二焦点。这种反射器向瞄准灯颈部的光束聚集了更多的辐射。采用本发明的反射层可以防止由这种热辐射引起的灯额外加热。因此，这种反射层最好构成为反射可见光和红外光谱范围的辐射。
在本发明的进一步优选实施例中，在颈部的灯泡外侧设置反射层。在颈部的成品灯泡外表面上设置反射层，特别适于实现本发明的灯。可以采用公知的制造技术。例如可以采用汽相淀积在灯泡要求的部位设置相关的层。对箔状的反射层也可以采用机械固定。有利的是在颈部设置反射层，而留下灯泡的对应端面不予覆盖。
反射层可以是介电干涉滤光片、或者金属材料层或金属氧化物层。优选通过光学多层系统形成介电干涉滤光片，该系统由折射率高低交替的介电层(特别是由金属氧化物制成的)构成。这种多层系统(层叠)提供了非常高的反射率，通过选择适当的材料和层厚能够很好地满足要求。也可以调节一定的反射率的光谱梯度。
在根据本发明的灯的有利实施例中，在颈部设置从灯泡的起点宽度至多为10mm的反射层。发现限制反射层的尺寸是有利的。反射层开始于灯泡的起点，并且在颈部向放电室延伸，直至在外表面上达到10mm的最大宽度。反射层存在于与反射器成为一体化的灯的灯泡端部，该端部自由设置在反射器的开口。应防止由入射的热辐射在这些部位产生的灯的额外加热。另一方面，在放电室附近用反射层进一步涂覆灯泡，通过降低这里特别重要的红外波长范围的平均发射系数，可以阻止放电室中产生热辐射。因此，限制反射层的宽度，有利于对灯的寿命有特别影响的热特性。
本发明的目的还可以通过具有反射器和高压放电灯的反射灯来实现，放电灯沿反射器中的光轴设置，其中面对反射器开口的颈部至少部分地设置有反射层。根据本发明的高压放电灯至少部分地被反射灯中的反射器围绕，所以能够释放出的热量较少。这意味着灯加热得相当快。在反射灯内部空气温度将升高，在小尺寸的情况尤其是这样，使得钼带温度接近临界极限温度。如果在前部用透明盘封闭反射器，则具有本发明的高压放电灯的反射灯比公知的灯更为有利。
有利的是，在反射器内部设置冷光镜，并且用金属氧化物、特别是氧化锆来形成反射层，或者用介电干涉滤光片来形成反射层。反射器内部常常涂覆有冷光镜。采用介电干涉滤光片或者金属氧化物的涂覆特别适合用做这种情况的反射层，因为其光谱反射特性与冷光镜反射的光谱良好地匹配。同样，如果在反射器内部设置金属反射层，则金属材料、特别是铝的反射层或者介电干涉滤光片的反射层是适当的。
介电干涉滤光片、即折射率高低不同的金属氧化物层交替形成的叠层，特别适合用做灯泡上的热保护层。通过适当地选择干涉滤光片的各层厚度，可以适应反射(或镜)层在一定波长范围的反射率以及在灯泡特定几何位置的入射出现角。采用光学多层系统的方式所能够获得的反射值要好于采用单层方式的。此外，这种多层系统对热辐射具有的平均发射系数，大约等于通常用于制造灯的石英的平均发射系数。因此，反射层按照与灯的未涂覆灯泡类似的方式释放热量。相反，铝反射层例如具有较低的发射系数，这就是为什么具有这种涂覆的灯很少能够良好地释放放电室中产生的热量的原因。介电多层系统还具有机械稳定性高的优点，例如高的抗划伤性、高的耐磨损性以及高的抗老化性。这样在反射器中的安装过程中、或者在插入或置换灯时的开放系统中，可以对灯进行简单的操作。
本发明的目的还可以通过具有高压放电灯或者反射灯的投影仪来实现。特别是在投影系统中试图进一步减小装置的尺寸。在上述各种实施例中的本发明的灯因而非常适合用于这种投影系统。
附图简述以下将参考实施例更详细地说明根据本发明的高压放电灯。附图中
图1是具有本发明的灯和反射器的反射灯；图2是在无反射层、有氧化锆层和有铝层的灯泡端部测量的温度曲线图。
发明的
具体实施例方式
图1展示了设置在反射器2中的高压放电灯1。在所示实施例中，反射器2在其内部装配有冷光镜3。细长灯1具有灯泡带有两个圆柱形颈部11、12和椭圆放电室13，灯泡设置在反射器2的光轴4上。放电室13中产生的辐射被反射器2的镜层3成像在焦点5。由于光源的有限尺寸，其显然不是点光源而是光弧，所以不是全部产生的光都成像在焦点5，部分辐射还反射在灯泡1的颈部12上。颈部12在其端部设置有反射层7。起到隔热层作用的反射层7反射入射的辐射，于是防止灯泡1的额外加热。
图2展示了无反射层(连续曲线)、有氧化锆层(虚线曲线)和有铝层(点划线曲线)的灯的测量温度的对比。放电室13与椭圆反射器2的第二焦点之间的距离标绘在横轴上，灯聚焦在该第二焦点上。每次在具有冷光镜的反射器中的灯端部测量温度。
在大于70mm的距离，由于灯泡1的石英的发射系数大于反射层7的发射系数，并且灯端部12的热负载基本单独由来自放电室13的热传导所导致，所以未涂覆的灯端部保持比涂覆的灯更冷。对于小于70mm的距离，由于反射器2反射在灯端部12上的辐射而出现额外的负载。采用氧化锆的反射层7基本上可以实现较低的温度，因此可以实现更小的光学系统，而不使灯泡1达到临界温度。
具有铝层的灯比没有层的灯的温度更高，因为这里使用了冷光镜，并且由于灯端部的区域的辐射减小，反射层的低发射系数具有消极影响，所以温度升高。与此相反，设置有铝层7并且安装在有金属反射层3的反射器2中的灯1，呈现的温度低于无反射层或者具有氧化锆层的。在这种情形，铝反光处理降低了热负载，因为除了由热传导和吸收的光所形成的部分之外，还有反射器2反射的IR辐射对灯泡端部加热。由此可见，根据在使用的反射器中设置的镜反射层3、根据反射器2的焦点5到灯泡端部的距离、以及根据颈部12的长度，来选择适当的反射层。特别是通过使用椭圆镜来代替抛物线镜，可以实现反射灯和使用这种灯的装置的进一步小型化。
权利要求
1.一种具有基本是细长形灯泡(1)的高压放电灯(1)，该灯泡有两个颈部(11、12)和一个位于中央位置的真空密封放电室(13)，其特征在于，至少一个颈部(12)至少部分地设置有反射层(7)。
2.根据权利要求1的高压放电灯(1)，其特征在于，反射层(7)反射可见光和红外光谱范围的辐射。
3.根据权利要求1的高压放电灯(1)，其特征在于，反射层(7)设置在颈部(12)的灯泡(1)的外侧。
4.根据权利要求3的高压放电灯(1)，其特征在于，反射层(7)是介电干涉滤光片或者金属材料层或金属氧化物层。
5.根据权利要求4的高压放电灯(1)，其特征在于，在颈部设置反射层(7)，从灯泡的起点测量的其宽度至多为10mm。
6.根据权利要求4的高压放电灯(1)，其特征在于，介电干涉滤光片由光学多层系统形成，该系统包括折射率高低交替的多层，特别是由金属氧化物制成的。
7.一种反射灯，具有反射器(2)和高压放电灯(1)，该高压放电灯沿光轴(4)设置在反射器(2)中并且具有基本上是细长形的灯泡(1)，该灯泡有两个颈部(11、12)和一个位于中央位置的真空密封放电室(13)，其特征在于，面对反射器开口的颈部(12)至少部分地设置有反射层(7)。
8.根据权利要求7的反射灯，其特征在于，在反射器(2)的内部设置冷光镜，反射层(7)由金属氧化物、特别是氧化锆或者介电干涉滤光片形成。
9.根据权利要求7的反射灯，其特征在于，在反射器(2)的内部设置金属反射层(3)，反射层(7)由金属材料、特别是铝或者介电干涉滤光片形成。
10.一种投影系统，具有权利要求1-6中任意一项的高压放电灯(1)或者权利要求7-9中任意一项的反射灯。
全文摘要
本发明涉及具有基本上是细长形灯泡的高压放电灯,该灯泡具有两个颈部和一个位于中央位置的真空密封放电室。本发明还涉及包含这种高压放电灯的反射灯和投影系统。公知的灯的缺点是关键部件的温度过高。因此,根据本发明,提出高压放电灯至少在颈部至少部分地设置有反射层。反射层反射整个光谱(紫外光、可见光、红外光)的辐射,特别是用做隔热层,在灯端部反射颈部上所入射的辐射,起热辐射作用,从而防止或者至少减少额外的加热。
文档编号F21V7/22GK1360335SQ0114545
公开日2002年7月24日 申请日期2001年12月15日 优先权日2000年12月19日
发明者K·克林肯贝格, H·门希, A·里茨 申请人:皇家菲利浦电子有限公司