LÁMPARA DE DESCARGA A ALTA PRESIÓN CON CAPACIDAD DE IGNICIÓN MEJORADA
CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a una lámpara de descarga a alta presión de acuerdo con la idea principal de la reivindicación 1. Ese tipo de lámparas son en especial lámparas de descarga a alta presión general o para fines fotoópticos . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El problema de la ignición de lámparas de descarga a alta presión se resuelve actualmente porque el aparato de ignición está integrado en el aparato de preconexión. Aquí es desventajoso que los conductos de alimentación deben ser resistentes a altas tensiones. En el pasado siempre se hizo la prueba de integrar la unidad de ignición en la lámpara. Para lo cual se intento integrarla en el casquillo o zócalo. Una ignición especialmente efectiva y correspondiente a los altos pulsos se realiza por medio de los llamados generadores espirales de pulsos, ver el documento US-A 3 289 015. Desde hace mucho tiempo se propusieron ese tipo de aparatos para diferentes lámparas de descarga a alta presión como por ejemplo lámparas de halogenuro metálico o lámparas de alta presión de sodio, ver por ejemplo los documentos US-A 4 325 004, US-A 4 353 012. Sin embargo esos intentos no pudieron llevarse a cabo porque por un lado son demasiado caros. Por otro lado la ventaja de integrarlo en el casquillo no es suficiente, ya que permanece el problema de la conducción de la alta tensión a la bombilla. Por lo tanto aumenta fuertemente la probabilidad de daños a la lámpara, ya sea por problemas de aislamiento o por ruptura en el casquillo. Los aparatos de ignición hasta ahora habituales por lo general no pueden calentarse por encima de 100 °C. La tensión producida debe entonces alimentarse a la lámpara, lo que requiere conductos o portalámparas con una adecuada resistencia a la alta tensión, típicamente aproximadamente 5 kV . SUMARIO DE LA INVENCIÓN La tarea de la presente invención es la de producir lámparas de descarga a alta presión, cuyas características de ignición sean claramente mejores en comparación con las lámparas existentes y con el cual no sean de temerse daños como consecuencia de las altas tensiones. Esto se aplica en especial para as lámparas de halogenuro metálico, pudiendo ser el material del receptáculo de descarga ya sea de vidrio de cuarzo o de cerámica. Esta tarea se resuelve por medio de las características importantes de la reivindicación 1. Las modalidades especialmente ventajosas se encuentran en las reivindicaciones dependientes. Además es una tarea de la presente invención el presentar un generador de pulsos de alta tensión que sea compacto. Esta tarea se resuelve por medio de las características de la reivindicación 14. De acuerdo con la invención, se produce un pulso de alta tensión con cuando menos 1.5 kV, el cual es necesario para la ignición de la lámpara, por medio de un generador espiral de pulsos especial resistente a la temperatura, que se integra en la bombilla externa en la cercanía directa del receptáculo de descarga. Así es posible no solo la ignición en frío sino también la re-ignición en caliente . El generador espiral de pulsos ahora utilizado es en especial un llamado componente LTCC. Con esto se quiere decir que está producido de cerámica del tipo LTCC (Cerámica co-horneada a baja temperatura) . Este material describe una cerámica especial, que puede ser resistente a temperaturas de hasta 600°C. Es cierto que la LTCC ya se ha usado en lámparas, ver US 2003/0001519 y US-B 6 853 151. Sin embargo se utilizó para fines completamente distintos y en lámparas que no son sometidas a temperatura elevadas, utilizándose típicamente temperaturas menores a 100°C. El valor especial de la alta estabilidad a la temperatura de LTCC con respecto a la ignición de las lámparas de descarga a alta presión, como sobre todo lámparas de halogenuro metálico con problemas de ignición, no se menciona en el estado de la técnica. El generador espiral de pulsos es un componente que unifica las propiedades de de un condensador con las de un conductor de ondas para producir pulsos de ignición con una tensión de cuando menos 1.5 kV. Para la producción se imprimen dos "películas vírgenes" con una pasta conductora metálica y a continuación se enrollan en forma de espiral y a continuación se comprimen isoestáticamente con forma de un cuerpo moldeado. La subsecuente co-sinterización de la pasta metálica y la película cerámica se realiza al aire a un rango de temperatura entre 800 y 900°C. Este procesamiento permite que el generador espiral de pulsos se utilice bajo temperaturas típicas de hasta 700°C. Así el generador espiral de pulsos puede colocarse en la cercanía directa del receptáculo de descarga en la bombilla exterior, pero también en el casquillo o en la cercanía directa de la lámpara. Preferentemente en el caso de lámparas se prefiere la aplicación en la bombilla exterior. Ya que con esto se evita la necesidad de conductores de tensión resistentes a las altas tensiones. Además un generador espiral de pulsos puede dimensionarse de tal forma que el pulso de alta tensión hace posible volver a encender la lámpara caliente. El dieléctrico de cerámica se caracteriza por una constante de dielectricidad er extremadamente elevada en el rango de eG > 10, en donde dependiendo del material y la construcción puede obtener un e de típicamente e = 70 a 100. Esto produce una capacidad muy alta del generador espiral de pulsos y permite una amplitud temporal comparativamente elevada de los impulsos producidos. Con esto se hace posible una construcción muy compacta del generador espiral de pulsos, de tal forma que se realiza la introducción en bombillas externas comerciales de lámparas de descarga a alta presión. Además a base de este generador de pulsos para alta tensión puede formarse una unidad de ignición, que además incluye cuando menos una resistencia de carga y un interruptor. El interruptor puede ser una distancia explosiva de las chispas o también en Diac con tecnología SIC. Aquí la unidad de ignición es extremadamente compacta, ya que la resistencia de carga está integrada en un generador de pulsos de alta tensión. Con esto se hace posible una construcción muy compacta del generador de pulsos en espiral, de tal forma que es posible la introducción en bombillas exteriores comerciales de lámparas de descarga a la presión. Se obtiene una compactación especial porque la resistencia de carga no es un componente independiente, ya que principalmente está unido al generador espiral de pulsos. Ya que la resistencia de carga debe cumplir con las mismas condiciones que el generador espiral de pulsos en lo que respecta a su resistencia a la temperatura, se recomienda producirlo similarmente a un generador espiral de pulsos de material LTCC. Preferentemente la resistencia de carga debe estar integrada en el generador espiral de pulsos de tal forma que ambos pueden conformarse conjuntamente como un componente de cerámica LTCC. Este componente es resistente a temperaturas de hasta aproximadamente 600°C. Con esto se evita un punto de contacto que tendía que realizarse también resistente a la temperatura. Con esto además del interruptor a alta tensión, que en la mayoría de los casos es una distancia explosiva de las chispas o un Diac, no se requieren otros componentes. Como material para la bombilla exterior puede utilizarse cualquier vidrio, en especial vidrio duro, Vycor o vidrio de cuarzo. También la selección del relleno no está sujeta a limitaciones especiales. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS A continuación se describirá la invención con la ayuda de varios ejemplos de realización. Las figuras muestran: La figura 1 muestra la construcción principal de un generador espiral de pulsos; La figura 2 muestra los parámetros del generador espiral de pulsos de LTCC; La figura 3 muestra la construcción principal de una lámpara de descarga a alta presión de sodio con un generador espiral de pulsos en la bombilla externa; La figura 4 muestra la construcción principal de una lámpara de halogenuro metálico con un generador espiral de pulsos en la bombilla externa ; La figura 5 muestra una lámpara de halogenuro metálico con generador espiral de pulsos en la bombilla exterior; La figura 6 muestra una lámpara de halogenuro metálico con generador espiral de pulsos en el casquillo. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La figura 1 muestra una vista desde arriba de la construcción de un generador espiral de pulsos 1. Consiste de un cilindro cerámico 2, en el cual están enrollados en forma espiral, dos conductores metálicos diferentes 3 y 4. El cilindro 2 es hueco en el interior y presenta un diámetro interno dado ID. Ambos contactos internos 6 y 7 de ambos conductores 3 y 4 están uno junto al otro y están unidos entre si a través de una distancia explosiva de las chispas 5. Solo el conductor exterior presenta en el borde exterior del cilindro otro contacto 8. El otro conductor termina abierto. Ambos conductores forman conjuntamente un conductor de ondas con un extremo abierto, estando el conductor de ondas realizado en un medio dieléctrico como cerámica. En el contacto interno 7 del conductor se conecta un tramo de conexión de otro material, que funciona como resistencia de carga 18. El generador espiral de pulsos ya sea que se enrolle de dos películas cerámicas recubiertas con una pasta metálica o está construido de dos películas metálicas y dos películas vírgenes de cerámica. Una magnitud importante es el número n de espiras, que preferentemente debe encontrare en el orden de magnitud de 5 a 100. Esa disposición de espiras se lamina y subsecuentemente se co-sinteriza, con lo cual se forma un componente cerámico, en especial un componente LTCC . Los generadores espirales de pulsos asi producidos con propiedades de condensador entonces conectan a una distancia explosiva de las chispas asi como a una resistencia de carga. La distancia explosiva de las chispas encontrarse en las conexiones internas o externas o también dentro del devanado del generador. Como interruptor para alta tensión, que inicia el pulso puede utilizarse preferentemente una distancia explosiva de las chispas. Además es posible el uso de un interruptor semiconductor resistente a las altas temperaturas, preferentemente de la tecnología SiC. Por ejemplo el elemento de conexión ESFET de la Firma Cree. Este es adecuado para temperaturas de hasta 350°C. En un ejemplo de realización concreto se utiliza un material cerámico con un e = 60 a 70. Aquí se prefiere como dieléctrico una película cerámica, en especial una banda cerámica como Heratape CT 700 o CT 707 o preferentemente CT 765, de la marca Heraeus, o también una mezcla de cuando menos dos de ellos. El grosor de la película virgen asciende típicamente a de 50 a 150 pm. Como conductor se utiliza en especial una placa conductora de AG como "plata co-hornable", igualmente de Heraeus. Un ejemplo concreto es TC 7404 de Heraeus. Buenos resultados se obtienen también con la placa metálica 6142 de DuPont. Estas partes pueden laminarse muy bien y después se calientan ("calcinación del ligante") y sinterizarse conjuntamente ("co-horneado") . El diámetro interior ID del generador espiral de pulsos es de 10 mm. La anchura de las bandas individuales es igualmente de 10 mm. El grosor de las películas es de 500 µp\ y el grosor de ambos conductores es de aproximadamente 50 µp?. La tensión de carga de 300 V. Bajo esas condiciones el generador espiral de pulsos alcaza sus propiedades óptimas con un número de espiras de aproximadamente n=20 a 70. En la figura 2 se representan el pulso de alta tensión µ= (curva a), la capacidad total del componente en F (curva b) , el diámetro exterior resultante en mm (curva c) , así como la eficiencia (curva d) , la tensión máxima de pulso (curva e) en kV y al resistencia conductora en O (curva f ) .
La figura 3 muestra la construcción principal de una lámpara de descarga a alta presión de sodio 10, con un receptáculo de descarga cerámico 11 y la bombilla exterior 12 que tiene integrado un generador espiral de pulsos 13 integrado, en donde un electrodo de ignición 14 se coloca afuera en el receptáculo de descarga cerámica 11. El generador espiral de pulsos 13 está colocado con la resistencia de carga integrada conjuntamente la una distancia explosiva de las chispas 15 en la bombilla exterior. La figura 4 muestra la construcción principal de una lámpara de descarga a alta presión, en especial una lámpara de halogenuro metálico, en especial una lámpara de halogenuro metálico 20, con un generador espiral de pulsos integrado 21, sin que estén colocados electrodos de ignición afuera en el receptáculo de descarga 22, que puede estar producido de vidrio de cuarzo o cerámica. El generador espiral de pulsos 21 está colocado junto con la distancia explosiva de las chispas 23 y la resistencia de carga 24 en la bombilla exterior 25. La figura 5 muestra una lámpara de halogenuro metálico 20 con un receptáculo de descarga 22, que es sostenido por dos conductores 26, 27 en una bombilla exterior. El primer conductor 26 es un cable corto enrollado. El segundo conductor 27 en esencial es una barra que conduce a una realización 28 alejada del casquillo. Entre el conductor 29 y el casquillo 30 y la barra 27 está colocada una unidad de ignición 31, que sostiene al generador espiral de pulsos, la distancia explosiva de las chispas y la resistencia de carga, como se muestra en la figura 4. La figura 6 muestra una lámpara de halogenuro metálico 20 similar a la figura 5 con un receptáculo de descarga 22, sostenido por dos conductores 26, 27 en una bombilla exterior 25. El primer conducto 26 es un cable corto enrollado. El segundo conductor 27 en esencial es una barra que conduce a una realización 28 alejada del casquillo. Aquí la unidad de ignición está colocada en el casquillo 30, y esto es tanto el generador espiral de pulsos 21 con la resistencia de carga como también la distancia explosiva para las chispas 23. Esta técnica también puede utilizarse para lámparas sin electrodos, en donde el generador espiral de pulsos puede servir como auxiliar de ignición . Otras aplicaciones de este generador de pulsos de alta tensión compacto son por ejemplo la ignición de otros aparatos. El uso es ventajoso sobre todo en las llamadas bolas de cristal, para la producción de pulsos de rayos X y para producir pulsos de radiación de electrones. También es posible el uso en vehículos como sustitución de las bobinas de ignición habituales. Aquí se utilizan números de espiras n de hasta 500, de tal forma que la tensión de salida alcanza hasta una magnitud de 100 kV. Entonces la tensión de salida UA se da como función de la tensión de carga UL, indicada por la formula UA = 2 x n x UL x n, en donde la eficiencia se da por ? como ? = (AD-ID) /AD. La invención presenta ventajas especiales en la colaboración con lámparas de descarga a alta presión para faros de automóviles que están rellenos con xenón bajo presión elevada de preferentemente cuando menos 3 bar y halogenuros metálicos. Estos en particular son difíciles de encender, ya que debido a la alta presión del xenón la tensión de ignición debe ser mayor a 10 kV . Actualmente se intenta introducir los componentes de la unidad de ignición en el casquillo. Un generador espiral de pulsos con resistencia de carga integrada puede ya se estar introducido en el casquillo de la lámpara para vehículos o en una bombilla exterior de la lámpara.
La invención presenta ventajas muy especiales en la colaboración con lámparas de carga a alta presión, que no contienen mercurio. Esas lámparas son especialmente apreciadas por razones de protección al ambiente. Contienen un relleno adecuado de halogenuro metálico y en especial un gas noble como xenón bajo presión elevada. Debido a la falta de mercurio, la tensión de ignición es especialmente elevada. Asciende a más de 20 kV. Actualmente se intenta introducir los componentes de la unidad de ignición en el casquillo. Un generador espiral de pulsos con resistencia de carga integrada puede ya se estar introducido en el casquillo de la lámpara libre de mercurio o en una bombilla exterior de la lámpara.