專利名稱：氣體放電燈電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明的背景本實(shí)用新型涉及電子工程，尤其涉及高壓電弧放電照明裝置。
如本領(lǐng)域已知的，電弧放電照明裝置包括充有氣體混合物的圓柱狀石英放電管。在管子相對(duì)的末端，安裝有兩個(gè)由高熔點(diǎn)金屬制成并包含活化劑(堿土金屬氧化物)存儲(chǔ)器的電極[1]。在照明裝置的工作過程中，電弧放電在電極之間產(chǎn)生使電極加熱至約1500K的溫度。一形成于電極表面的活化劑薄膜使其逸出功降低。結(jié)果，在較低的溫度下必要的電子電流從電極射出，增加了其使用壽命[2]。
數(shù)十年來(lái)，電極被用于許多類型的照明裝置，包括在其上固定有高熔點(diǎn)金屬絲螺旋線的高熔點(diǎn)金屬桿，在其線圈之間置有活化劑[1]。這種電極的缺陷在于由于制造的復(fù)雜性導(dǎo)致的高成本和由于活化劑從內(nèi)線圈的間隙剝落導(dǎo)致的相對(duì)較短的使用壽命，活化劑剝落是因?yàn)樵谡彰餮b置開和關(guān)狀態(tài)中電極溫度不同。
近來(lái)，建議使用包含高熔點(diǎn)金屬桿、高熔點(diǎn)金屬和固定于其上的活化劑粉末的的圓柱形燒結(jié)體電極[2]。這種電極的制造過程省時(shí)、燒結(jié)體強(qiáng)度比純活化劑更高。該電極的缺陷在于由于電極元件相對(duì)尺寸的試錯(cuò)選擇導(dǎo)致的照明裝置點(diǎn)火不穩(wěn)定。
為確保電極點(diǎn)火的穩(wěn)定性，建議使用一電極[3]，該電極包括高熔點(diǎn)金屬桿和置于該金屬桿上的圓柱形燒結(jié)體，該燒結(jié)體孔隙率П、長(zhǎng)度L，在燒結(jié)體上延伸的桿部分的長(zhǎng)度l，金屬桿的延伸部分和燒結(jié)體的質(zhì)量mc和mb，金屬桿的直徑dc、電流I滿足條件10,0≥ΠLlmbmcId2K≥3.4,]]>其中K＝1.0毫米2/A。該電極的優(yōu)勢(shì)在于使用期間照明裝置點(diǎn)火的穩(wěn)定性。
然而，使用具有圓柱形燒結(jié)體的電極可能會(huì)產(chǎn)生一些困難。具體地說(shuō)，在燒結(jié)體上的側(cè)表面和底面之間銳利邊緣的存在可能導(dǎo)致從接近于邊緣部分的活化劑的蒸發(fā)有所增加，導(dǎo)致電極壽命的降低。
因此，本實(shí)用新型的目的是提供能降低活化劑從燒結(jié)體表面蒸發(fā)并增加壽命的電極，這是通過燒結(jié)體形狀的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)的。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)將在以下描述中詳細(xì)描繪。
附圖的概述在圖中


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的電極示意圖。
發(fā)明的描述高壓電弧放電照明裝置中電極的工作機(jī)制可以如下描述。在照明裝置接通電源后，一電壓作用于其電極之間，導(dǎo)致充滿氣體的電極間空隙被擊穿和電弧放電的產(chǎn)生。在放電電流值，高壓弧光照明裝置的特性下，在放電的陰極半周期中，當(dāng)電極執(zhí)行陰極功能時(shí)，放電在一半徑為幾十個(gè)微米的斑點(diǎn)(陰極斑點(diǎn))連接到電極表面[4]。該陰極斑點(diǎn)通常位于圓柱形燒結(jié)體側(cè)表面和底邊之間的邊緣上(這樣的斑點(diǎn)位置降低來(lái)自斑點(diǎn)區(qū)域的熱傳導(dǎo)，這在能量方面有利于放電)。如通過計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證實(shí)所示，相比在具有位于邊緣上的斑點(diǎn)的燒結(jié)體表面的主要部分的值，在斑點(diǎn)中心的溫度增加超過對(duì)應(yīng)位于圓柱側(cè)表面上的斑點(diǎn)的相應(yīng)溫度增加幾百度。因?yàn)闊Y(jié)體溫度增加300K導(dǎo)致活化劑從其表面的蒸發(fā)率成倍增加[5]，它加速蒸發(fā)產(chǎn)生，這導(dǎo)致具有活化劑的燒結(jié)體的損耗和電極壽命的降低。
所建議發(fā)明的要素如
圖1所示，它顯示一包含高熔點(diǎn)金屬桿1的電極和緊繞它的圓柱形燒結(jié)體2。為了增加從燒結(jié)體表面的陰極斑點(diǎn)部分來(lái)的熱傳導(dǎo)并減少它的活化劑蒸發(fā)，燒結(jié)體側(cè)表面和圓柱底面之間的邊緣以半徑rc形成圓。
可接受的rc值的范圍可以通過以下考慮得到。研究顯示，當(dāng)邊緣的圓半徑rc至少五倍于斑點(diǎn)半徑r0，即5r0≤rc時(shí)，在位于燒結(jié)體邊緣上的斑點(diǎn)中心的燒結(jié)體表面溫度增加僅稍微超過在位于其表面平滑部分上的斑點(diǎn)中心的溫度增加。另一方面，圓柱邊緣圓半徑rc的增加導(dǎo)致燒結(jié)體體積的減少，結(jié)果，活化劑量減少，可能導(dǎo)致破壞參考文獻(xiàn)[3]中所建議的穩(wěn)定放電點(diǎn)火條件。如果不超過10％，由于邊緣倒圓造成的燒結(jié)體體積的減少就無(wú)關(guān)緊要，根據(jù)計(jì)算，如果圓半徑rc滿足不等式rc≤rL/8]]>就能保證這種情況。因此，如果邊緣倒圓半徑滿足條件5r0≤rc≤rL/8,]]>就能實(shí)現(xiàn)燒結(jié)體邊緣陰極斑點(diǎn)部分的熱傳導(dǎo)有實(shí)質(zhì)增加而不產(chǎn)生活化劑量的明顯減少。
本實(shí)用新型的實(shí)施例在250瓦功率的高壓汞電弧放電照明裝置中，使用包含半徑為0.5毫米的鎢桿、圓柱形鎢以及擠壓于金屬桿周圍的半徑r＝1.35毫米長(zhǎng)度L＝3.5毫米的堿土金屬氧化粉末混合物燒結(jié)體的電極。在該照明裝置中的陰極斑點(diǎn)半徑為r0＝40-60微米[6]。對(duì)于這種電極尺寸，燒結(jié)體邊緣倒圓的可接受值的范圍通過不等式0.30毫米≤rc≤0.77毫米確定。在標(biāo)準(zhǔn)照明裝置中制造并測(cè)試具有指定尺寸的圓形燒結(jié)體邊緣(rc＝0.5毫米)的電極。其壽命被發(fā)現(xiàn)相比普通電極平均高出15％。
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權(quán)利要求1.一種用于高壓電弧放電照明裝置的電極，包括高熔點(diǎn)金屬桿、高熔點(diǎn)金屬以及以圓柱形式擠壓于桿周圍的活化劑粉末混合物的燒結(jié)體，其特征在于，所述的改進(jìn)電極包括在所述圓柱側(cè)表面和底面之間的倒圓的邊緣，該邊緣的半徑rc滿足條件5r0≤rc≤rL/8,]]>其中r0是放電陰極斑點(diǎn)的半徑，r和L是燒結(jié)體圓柱的半徑和長(zhǎng)度。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于高壓電弧放電照明裝置的電極，它包含高熔點(diǎn)金屬桿、高熔點(diǎn)金屬以及以圓柱形式擠壓在桿周圍的活化劑粉末混合物的燒結(jié)體。為防止活化劑從環(huán)繞燒結(jié)體上的側(cè)表面和底面之間的尖銳邊緣的圓柱燒結(jié)體表面部分快速蒸發(fā)，邊緣進(jìn)行倒圓處理，具有滿足條件
文檔編號(hào)H01J61/06GK2645230SQ03205308
公開日2004年9月29日 申請(qǐng)日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月25日
發(fā)明者V·I·蔡, L·R·田, R·I·哈比布林, V·I·克里斯特亞, A·A·馬賈什, V·V·普拉西茲基 申請(qǐng)人:威羅班克佛羅里達(dá)股份有限公司