專(zhuān)利名稱(chēng)：放電燈、電極及制備放電燈的電極部分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括容納兩個(gè)電極的密封燈泡的放電燈，其中至少 一個(gè)所述電極至少具有多孔部分。本發(fā)明還涉及一種電極和一種制備放 電燈的電極部分的方法。
背景技術(shù)：
放電燈通常在填充有氣體的密封的透明或半透明燈泡中包括兩個(gè)彼 此相對(duì)設(shè)置的電極。在運(yùn)行過(guò)程中，為這些電極提供導(dǎo)致電極顯著受熱
的電流。因此，在例如超高壓(UHP)或高壓氣體放電(HID)燈中電極 的散熱設(shè)計(jì)是防止運(yùn)行過(guò)程中燈提前破壞的重要議題。
降低溫度對(duì)電極使用壽命的影響的一種方法是增加電極的表面積。 US 6, 218, 025公開(kāi)了一種由具有輪廓分明的顆粒尺寸的球形金屬粉末制 成的高熔點(diǎn)金屬的燒結(jié)電極。平均顆粒尺寸為5pm到70|Lim。顆粒尺寸分 布在從平均顆粒尺寸的最多20%以下到最多20%以上的范圍內(nèi)。要達(dá)到 的燒結(jié)電極的殘余孔隙率為體積的15-30%。
現(xiàn)有技術(shù)的電極的缺點(diǎn)是由于大顆粒所需的燒結(jié)時(shí)間長(zhǎng)，所以難 以燒結(jié)所述電極以獲得多孔電極。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種包括能夠更容易制備的多孔電極的放電燈。
這個(gè)目的是通過(guò)一種包括容納兩個(gè)電極的密封燈泡的放電燈來(lái)實(shí)現(xiàn) 的，其中至少一個(gè)所述電極至少具有多孔部分，該多孔部分包括具有由 第一顆粒尺寸分布所形成的第一平均顆粒尺寸的第一顆粒和具有由第二 顆粒尺寸分布所形成的第二平均顆粒尺寸的第二顆粒，并且其中所述第 一平均顆粒尺寸小于所述第二平均顆粒尺寸。
這個(gè)目的還通過(guò)一種制備用于放電燈的電極部分的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該 方法包括下述步驟
提供具有由第 一顆粒尺寸分布所限定的第 一平均顆粒尺寸的第 一顆 粒和具有由第二顆粒尺寸分布所限定的第二平均顆粒尺寸的第二顆粒的 混合物，其中所述第一平均顆粒尺寸小于所述第二平均顆粒尺寸，和燒結(jié)所述混合物以獲得所述的電極部分。
這個(gè)目的還通過(guò)一種至少具有多孔部分的電極來(lái)實(shí)現(xiàn)，該多孔部分 包括具有由第 一顆粒尺寸分布所形成的第 一平均顆粒尺寸的第 一顆粒和 由第二顆粒尺寸分布所形成的第二平均顆粒尺寸的笫二顆粒，其中所述 第一平均顆粒尺寸小于所述第二平均顆粒尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，混合并燒結(jié)具有明顯不同的平均顆粒尺寸的至少兩種 粉末以獲得電極部分。在本發(fā)明特別有利的實(shí)施例中，多個(gè)平均顆粒尺 寸差別至少五倍，優(yōu)選十倍。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)小顆粒對(duì)形成電極部分的殘余孔 隙的大顆粒起到燒結(jié)助劑的作用。因此，在合理的燒結(jié)時(shí)間內(nèi)獲得了改 進(jìn)的多孔電極部分。
如權(quán)利要求3、 4和8所述的本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是燒結(jié)制品的孔隙 率在多孔電極部分的體積的40-5 0 %范圍內(nèi)。
如權(quán)利要求5和9所述的本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，由于不僅將多孔 部分用于電極的特別高溫部分，同時(shí)將非多孔、從而更堅(jiān)固的部分諸如 桿用于電極的其余部分，所以可以緩和由電極部分的孔隙率所引起的強(qiáng) 度降低。
如權(quán)利要求6和10所述的本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，在擠出成形之后 的適當(dāng)階段中斷電極部分的制備過(guò)程使得可以在燒結(jié)之前進(jìn)行再成形。 這有利于例如將其它部分諸如桿連接到多孔電極部分。而且，不需要昂 貴和復(fù)雜的專(zhuān)用模具。最后，擠出成形使電極材料可以含有相當(dāng)多的發(fā) 光體材料，能夠在燒結(jié)之前的適當(dāng)再成形過(guò)程中對(duì)其再成形。
將進(jìn)一步參照示意性示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的


本發(fā) 明。應(yīng)該理解的是本發(fā)明絕不限制于這個(gè)特定的和優(yōu)選的實(shí)施例。

在附圖中
圖1示意性示出AC HID燈；
圖2示意性示出本發(fā)明實(shí)施例中的圖1的電極；
圖3示出用于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電極的混合物的示意性顆粒尺寸
圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電極部分的掃描電極顯微圖像； 圖5示出用于獲得根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2的電極部分的各個(gè)制備 步驟。
具體實(shí)施例方式
圖1示出AC高壓氣體放電(HID)燈1，在下文中稱(chēng)為燈1。燈1具 有形成容納電極3的放電室的密封透明或半透明燈泡2，每個(gè)電極3具有 多孔電極部分4和細(xì)長(zhǎng)部分5，即電極3具有輪廓分明的電極頂端。通過(guò) 引線6和饋電導(dǎo)體7可以將電流饋送到電極3或從電極3饋送電流。圖2 示出電極3的詳細(xì)圖像，其中多孔電極部分4為再成形的擠出圓柱形部 分和細(xì)長(zhǎng)部分5為拉制桿。
圖3示出用于獲得根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多孔電極部分4的材料混合 物的示意性的顆粒尺寸圖?？v軸表示粉末的體積百分?jǐn)?shù)，橫軸表示顆粒 尺寸d。圖4示出燒結(jié)后的部分4的掃描電極顯微圖像。
多孔部分4具有由第一顆粒尺寸分布11所限定的第一平均顆粒尺寸 p的第一顆粒IO和由第二顆粒尺寸分布21所限定的第二平均顆粒尺寸 p的第二顆粒20。第一平均顆粒尺寸p小于第二平均顆粒尺寸^。作為 示例，提供了 H. C. Starck公司的具有體積比為1 Ovol. %的平均顆粒尺寸 p為4pm的第一鎢顆粒IO和體積比為90vol. %的平均顆粒尺寸|112為40|um 的第二鵠顆粒2 0的鴒粉混合物WHC 400/4000。如圖4所示，小的鴒顆 粒10對(duì)于第二、大顆粒20起到燒結(jié)助劑的作用。
可以通過(guò)擠出或金屬注射成型(MIM)獲得多孔電極部分4。擠出包 括將粉末、溶劑和粘結(jié)劑的混合物通過(guò)模具壓制以獲得擠出制品，隨后 燒結(jié)這個(gè)制品。MIM包括將與難熔材料形成的混合物澆鑄到針對(duì)電極所需 形狀特別設(shè)計(jì)的模具內(nèi)。然后燒結(jié)生材制品。
在本發(fā)明特別有利的實(shí)施例中，通過(guò)將具有如上所述的至少兩種平 均顆粒尺寸p、p和粘結(jié)劑的混合物擠出成形以獲得如圖5所示的擠出制 品P來(lái)制備多孔電極部分4。該混合物還可以包括諸如乙醇的溶劑和電子 發(fā)射體物質(zhì)。通過(guò)將這個(gè)混合物通過(guò)具有插腳(未示出)的模具壓制來(lái) 獲得中間制品。隨后去除溶劑以獲得適于處理的堅(jiān)固制品。通常將這個(gè) 階段的制品稱(chēng)為生材制品。將生材制品切成適當(dāng)尺寸的塊以獲得擠出制 品P。擠出制品具有由擠出模具的插腳所帶來(lái)的通孔H。
在這個(gè)階段，通常進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)燒結(jié)步驟，即將擠出制品加熱到 粉末顆?？梢员舜巳诤显谝黄鸬臏囟纫垣@得完全致密的制品。然而，根 據(jù)圖5的實(shí)施例，再成形步驟將這個(gè)過(guò)程中斷了。
在圖5的實(shí)施例中，在擠出制品P需要再成形的位置將諸如乙醇的溶劑選擇性地加入到擠出制品P中。由此暫時(shí)弱化了粘結(jié)劑。例如通過(guò) 僅將擠出制品P的相關(guān)部分浸入到溶劑中來(lái)實(shí)現(xiàn)根據(jù)位置選擇性地加入 溶劑。
然后，通過(guò)產(chǎn)生壓力F的再成形工具30、 31在壓力下對(duì)擠出制品P 的弱化部分進(jìn)行再成形以獲得用于電極3的多孔部分4的具有凹進(jìn)部32 和突出部33的鴒的再成形擠出制品R。隨后從再成形擠出制品R中去除 溶劑。然后將拉制桿5插入到凹進(jìn)部32中以獲得用于HID燈1的具有輪 廓分明的電極頂端的電極3。拉制桿5也可以通過(guò)通常比導(dǎo)線拉制工藝更 清潔的擠出工藝來(lái)制備。
然后接著進(jìn)行常規(guī)的燒結(jié)過(guò)程，包括在例如1000-1200°C的溫度下 進(jìn)行的用來(lái)從再成形擠出制品R中去除粘結(jié)劑的預(yù)燒結(jié)步驟和在2000-2600°C下進(jìn)行的用來(lái)獲得用于圖1中電極3的多孔部分4的燒結(jié)步驟。 通過(guò)多孔部分4的燒結(jié)收縮將桿5固定在凹進(jìn)部32中。
根據(jù)本發(fā)明的放電燈具有孔隙率在部分4的體積的40-50%范圍內(nèi) 的電極部分4。當(dāng)使用粉末WHC 400/4000時(shí)表面粗糙度Ra為5. 5pm。 作為對(duì)比，諸如Starch的HC40S的粉末通常產(chǎn)生0. 5|um的表面粗糙度 Ra。表面粗糙度例如通過(guò)光學(xué)或用掃描表面探針來(lái)測(cè)量。本發(fā)明的多孔 電極部分4提高了從電極部分4散發(fā)的熱量。由此提高了放電燈l的使 用壽命。
應(yīng)當(dāng)指出的是上述實(shí)施例是用于說(shuō)明而不是限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技 術(shù)人員在不偏離附屬權(quán)利要求的范圍下可以設(shè)計(jì)多種替代實(shí)施例。特別 是多孔電極部分4可以具有其它形狀。在權(quán)利要求中，不能將任何放置 在圓括號(hào)內(nèi)的附圖標(biāo)記理解為限制權(quán)利要求。詞匯"包括"不排除權(quán)利 要求中列出的元件或步驟之外的元件或步驟的存在。在元件之前的詞匯 "一個(gè)"不排除多個(gè)這種元件的存在。實(shí)際上，在相互不同的從屬權(quán)利 要求中陳述的某些措施并不意味著不能更有利地使用這些措施的組合。
權(quán)利要求
1. 一種放電燈(1)，包括容納兩個(gè)電極(3)的密封燈泡(2)，其中至少一個(gè)所述電極至少具有多孔部分(4)，該多孔部分(4)包括具有由第一顆粒尺寸分布(11)所限定的第一平均顆粒尺寸(μ1)的第一顆粒(10)和具有由第二顆粒尺寸分布(21)所限定的第二平均顆粒尺寸(μ2)的第二顆粒(20)，其中所述第一平均顆粒尺寸(μ1)小于所述第二平均顆粒尺寸(μ2)。
2. 權(quán)利要求1所述的放電燈(1 )，其中所述第一平均顆粒尺寸小 于第二平均顆粒尺寸的至少五分之一，優(yōu)選至少十分之一。
3. 權(quán)利要求1所述的放電燈(1 )，其中由所述第一顆粒的第一體 積百分?jǐn)?shù)和所述第二顆粒的第二體積百分?jǐn)?shù)構(gòu)成所述多孔部分(4)，其 中所述第一體積百分?jǐn)?shù)小于所述第二體積百分?jǐn)?shù)。
4. 權(quán)利要求1所述的放電燈(1 )，其中所述多孔部分(4)的孔隙 率在所述多孔部分的體積的40到50%之間。
5. 權(quán)利要求1所述的放電燈(1 )，其中將所述多孔部分(4)設(shè)置 在例如超高壓燈或高壓氣體放電燈的桿(5)上。
6. 權(quán)利要求l所述的放電燈(1)，其中所述多孔部分(4)由再成 形的擠出難熔材料制成。
7. —種制備用于放電燈(1)的電極部分(4)的方法，包括下述步驟提供具有由第一顆粒尺寸分布(11)所限定的第一平均顆粒尺寸 (p)的第一顆粒(10)和具有由第二顆粒尺寸分布(H)所限定的第 二平均顆粒尺寸(iliO的第二顆粒(20)的混合物，其中所述第一平均 顆粒尺寸(p)小于第二平均顆粒尺寸(pO ，和燒結(jié)所述混合物以獲得所述電極部分(4)。
8. 權(quán)利要求7所述的方法，其中所述方法還包括提供以所述電極部 分的體積進(jìn)行測(cè)量的、所述第一顆粒的體積百分?jǐn)?shù)比所述第二顆粒的體 積百分?jǐn)?shù)小的步驟。
9. 權(quán)利要求7所述的方法，其中所述方法還包括為所述電極部分(4) 提供桿(5)并通過(guò)燒結(jié)收縮將所述桿電連接到所述電極部分的步驟。
10. 權(quán)利要求7所述的方法，其中所述方法還包括下述步驟將包括粘結(jié)劑和所述混合物的混合物通過(guò)模具擠出以獲得擠出制品(P) J對(duì)所述擠出制品(P)在成形以在燒結(jié)之前獲得所述電極部分(4) 的適當(dāng)形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括容納兩個(gè)電極的密封透明燈泡的放電燈，其中至少一個(gè)所述電極至少具有多孔部分(4)，該多孔部分(4)包括具有由第一顆粒尺寸分布(11)所限定的第一平均顆粒尺寸(μ₁)的第一顆粒(10)和具有由第二顆粒尺寸分布(21)所限定的第二平均顆粒尺寸(μ₂)的第一顆粒(20)。第一平均顆粒尺寸(μ₁)小于所述第二平均顆粒尺寸(μ₂)。因此，獲得了具有更高的孔隙率和更長(zhǎng)的使用壽命的電極部分。
文檔編號(hào)H01J9/02GK101443881SQ200580037699
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2005年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月2日
發(fā)明者E·J·M·侯厄特, N·赫克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司