專利名稱：用于高強(qiáng)度放電燈的電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于高強(qiáng)度放電燈的電極，這種電極至少包括電極頭 和電極基部，電極頭具有球形形狀，其中，在垂直于電極的縱向軸線
部的尺寸，且將球形電極頂端布置在電極頭上，電極頂端在垂直于電 極的縱向軸線的方向的最大尺寸小于電極頭的最大尺寸。
除了其它的燈之外，還由于高強(qiáng)度放電燈(HID燈)尤其是UHP (超高性能)燈的光學(xué)性能的原因而優(yōu)選將它們用于投射目的。在本 發(fā)明的上下文中，詞語UHP燈(Philips)還包括由其它制造商制造的 UHP型燈。
背景技術(shù)：
高強(qiáng)度放電燈通常具有兩個(gè)電極，其中一個(gè)電極形成陽極和/或一 個(gè)形成陰極。通常將這些電極布置成在放電室內(nèi)在燈的縱向軸線上相 互相對(duì)，放電室位于燈管中。
這些電極中的每一個(gè)具有位于它們的自由端的電極頭和位于它們 的另一端的電極基部，電極基部永久性地連接到燈。在燈的運(yùn)4亍期間， 大量的熱通過這種連接(熱橋)從電極傳遞到燈。由于熱傳導(dǎo)的原因， 熱就進(jìn)入燈管的密封區(qū)域中，燈管的密封用于將電極固定到燈。并不 能夠?qū)⒉⒉幌Ｍ脑搮^(qū)域的石英材料的再結(jié)晶消除，尤其是在密封或 所稱的箍縮。
放電燈密閉密封并進(jìn)行填充，尤其是以公知的方式用惰性氣體、 汞和由素填充。在電極的相對(duì)部分之間，弧光放電在放電室中產(chǎn)生， 其中，電弧用作高強(qiáng)度放電燈的光源。
通過內(nèi)電極將電力引入，優(yōu)選這些內(nèi)電極用鎢制成。通常將這些 電極通過鉬箔連接到外鎮(zhèn)流器。
例如，可從US 6,552,499 B2荻知用于HID或UHP燈的電極，這 些電極帶有球形電極頭，電極頭具有球形電極頂端。球形電極頭尤其 用作熱緩沖器，以對(duì)從電極頂端到電極基部中的熱傳遞產(chǎn)生影響。
在所描述的電極中，由于電極頭所形成的熱電弧的原因而導(dǎo)致的 電極頭材料的熔化，所以在燈的最初時(shí)間期間在電極頭的自由端自動(dòng) 形成電極頂端。
例如，可將這個(gè)過程描述如下
由于電弧的形成，所以電極材料的原子蒸發(fā)并且在等離子體中被 電離。這些鎢離子在電場(chǎng)的影響下淀積在電極的表面上并形成材料結(jié) 塊。這些材料結(jié)塊具有如介于100與500〃m之間的尺寸且在位置與尺 寸方面并不穩(wěn)定，因此，電弧的位置受到影響。這就可能導(dǎo)致并不希 望的位移，即隨著時(shí)間的推移而改變的電弧的位置。在電極表面上的 這種材料結(jié)塊的移動(dòng)導(dǎo)致相對(duì)于大致垂直于燈軸線的平面的極大位移 的情況下尤為如此。若在該位置的表面適當(dāng)?shù)卮?，那么甚至可形成?個(gè)這種材料結(jié)塊，而且這通常還會(huì)導(dǎo)致電弧的極大的不穩(wěn)定。這引起 光強(qiáng)度的波動(dòng)，這些波動(dòng)具有很大的破壞性，尤其是在用于投射目的 的UHP燈的運(yùn)行期間尤為如此。
WO 03/001563公開了用于HH)和UIP燈的電極，這些電極帶有 球形電極頭，這些電極頭具有位于電極頭的自由端的圓錐形電極頂 端?，F(xiàn)已證明這些圓錐形電極頂端限制形成以在圓錐形頂端的表面上 移動(dòng)的材料結(jié)塊的能力。這種圓錐形形狀旨在避免材料結(jié)塊在球形電 極頭的表面上形成并在該表面上移動(dòng)。
形頂端的電極。這就要求在將這兩個(gè)非常小的部分連接在一起時(shí)將這 兩個(gè)部分非常精確地定位和保持。
通過局部熔化然后冷卻一體式圓柱形坯料來用電極基部和球形電 極頭制造連續(xù)電極的第一部分。然后就該第一部分連接到第二部分， 且電極頂端的圓錐形部分在該過程中或之后形成。在下一個(gè)步驟中， 將圓柱形部分的余下部分與電極分離。
而且，這種解決方案限制燈的設(shè)計(jì)可能性，因?yàn)榍蛐坞姌O頭的直 徑通常受到內(nèi)燈管的直徑的限制；該直徑通常為約2mm。
電極基部的尺寸，尤其是大于在電極頭與電極基部之間的過渡的電極 基部的尺寸，這些電極頭要求用作熱緩沖器和熱輻射器，以減少通過 電極基部從電極頭到燈中的熱傳遞。
這些電極頭通常呈球狀或球形，但在本發(fā)明的上下文中并不僅限 于這些形狀。
或大小s電極的二種缺陷在于在燈的運(yùn)行i間:二個(gè)i多個(gè)電極頂端 在電極頭上自動(dòng)形成，且這些電極頂端并不穩(wěn)定。
在相互相對(duì)布置在軸上尤其是燈的縱向軸線上的兩個(gè)電極的情形 中，以垂直于縱向軸線的方向的尺寸尤為重要。
這是因?yàn)樵跈C(jī)械方面不穩(wěn)定的電極頂端(材料結(jié)塊)也在它們各 自的位置上不穩(wěn)定，即可及時(shí)在不同點(diǎn)在垂直于燈軸線的不同位置發(fā) 現(xiàn)這些電極頂端。燈的工作壽命受到這些不穩(wěn)定的電極頂端的"移動(dòng)" 的不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于前面所描述的類型的高強(qiáng)度放電 燈的電極和對(duì)應(yīng)的帶有改進(jìn)的工作壽命的高強(qiáng)度放電燈，以減少不穩(wěn) 定的電極頂端(材料結(jié)塊)的并不希望的"移動(dòng)"并因此而改進(jìn)高強(qiáng) 度放電燈的電孤的穩(wěn)定性。這種電極的設(shè)計(jì)應(yīng)允許電極的簡單而又有 成本效率的制造。本發(fā)明還提供方法，這些方法允許以有效而有成本 效率的方式的這些電極的大規(guī)模工業(yè)制造。
本發(fā)明的目的通過權(quán)利要求i所主張的特征來實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于本發(fā)明而言，將圓柱形突出物布置在電極頂端上是必要的， 這種圓柱形突出物在垂直于電極的縱向軸線的方向具有小于連接的電 極頂端的最大尺寸，且可用一體式坯料來制造這種電極。
利用根據(jù)本發(fā)明的解決方案，確定在燈的運(yùn)行期間由電弧熔化的
電極(甚至是帶有大的電極頭，即尤其是電極頭的最大尺寸大于400 Mm的電極)的區(qū)域的尺寸，以使這種尺寸并不導(dǎo)致工作壽命的任何 降低?？蓛?yōu)化由電弧熔化的以垂直于燈軸線方向的電極區(qū)域的最小尺 寸而并無功能上的損害。
而且，由于電極的至少兩個(gè)區(qū)域的出現(xiàn)，可進(jìn)行電極的其它設(shè)計(jì)， 并因此而可進(jìn)行燈管幾何結(jié)構(gòu)的其它設(shè)計(jì)，即電極頂端和電極頭的其 它設(shè)計(jì)，其中，電極頂端和電極頭中的每一個(gè)具有熱緩沖功能。
作為示例，由于電極頂端的出現(xiàn)，就減小電極頭的直徑，而具有
相當(dāng)?shù)恼w熱緩沖能力。
這些電極頭、電極頂端和緩沖元件(若有的話)用常規(guī)的電極材 料制成并特別設(shè)計(jì)為固態(tài)。
在本發(fā)明的上下文中，詞語"球形"與外部輪廓中的差異相關(guān)， 即與球的形狀不同，但也與往往僅在實(shí)際上使用完整的球的形狀的部 分有關(guān)。
可用目前所公知的方法制造電極的部分，如電極頭和電極基部、 電極頭和電極頂端或電極頂端和突出物。
例如，還可利用公知的焊接和激光技術(shù)的方法。
優(yōu)選將至少一個(gè)緩沖元件布置在電極頭與電極基部之間，該至少 一個(gè)緩沖元件具有球形形狀，且在垂直于電極的縱向軸線的方向具有 小于電極頭的最大尺寸和大于電極基部的最大尺寸。這樣就進(jìn)行電極 和燈的幾何結(jié)構(gòu)的其它設(shè)計(jì)。
出于本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的原因，優(yōu)選電極頂端直徑的值介于
1700 // m與300 M m之間。
還優(yōu)選突出物具有200//m至1500//m的最大軸向尺寸和200"m 至1000//m的直徑，特別優(yōu)選介于300//m與600//m之間。
本發(fā)明的目的還通過權(quán)利要求1所主張的制造電極的方法來實(shí)現(xiàn)。
還優(yōu)選通過將一體式圓柱形坯料局部熔化然后冷卻來制造電極頭。
本發(fā)明的目的還通過權(quán)利要求1所主張的包括至少一個(gè)電極的 HIP燈來實(shí)現(xiàn)。


將通過參考示于附圖中的實(shí)施例的示例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描 述，但本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電極的示意性截面圖。
圖2示出了帶有緩沖元件的根據(jù)本發(fā)明的電極的另一個(gè)實(shí)施例的 示意性截面圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電極的示意性截面圖，其中，電極的縱
向軸線是對(duì)稱軸，用虛線示出。用于高強(qiáng)度放電燈即功率消耗為130W 的UHP燈的電極包括電極頭2和電極基部1。電極頭2在垂直于電極 的縱向軸線的方向具有大于位于電極頭2的過渡的電極基部1的最大 尺寸。球形旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的電極頭2的直徑即最大尺寸為1.4mm;位于電 極頭的過渡的圓柱形電極基部1的直徑為0.4mm。連接電極頭2的是 球形對(duì)稱電極頂端3，電極頂端3在垂直于電極的縱向軸線的方向的最 大尺寸為0.7mm，因此小于電極頭2的直徑。
朝向電極的自由端連接電極頂端3的是圓柱形旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的突出物 4。突出物4的直徑為0.4mm，因此小于在垂直于電極的縱向軸線的方 向的電極頂端3的最大尺寸。突出物4具有300/zm的軸向尺寸。
用鴒制成的電極用圓柱形桿制造，利用公知的焊接和激光技術(shù)的 方法在這種桿的適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)同時(shí)將桿加熱并熔化，例如，利用多個(gè)激光 器，在這種方法中，這種桿繞著其對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)。在冷卻之后得到球形 結(jié)構(gòu)，這種球形結(jié)構(gòu)是隨后的電極頭。之后就這種球形結(jié)構(gòu)的一部分 以相當(dāng)?shù)姆绞郊訜岷屠鋮s，這樣就以所示出的方式形成電極頭2和電 極頂端3的形狀。
在燈的第一次運(yùn)行之前，突出物4的形狀對(duì)應(yīng)于最初的桿的形狀， 即呈圓柱形。
在約幾百小時(shí)的運(yùn)行之后，突出物4的形狀已經(jīng)改變；表面已經(jīng) 至少部分地被除去并展示出材料結(jié)塊。
圖2示出了帶有緩沖元件5的根據(jù)本發(fā)明的電極的示意性截面圖。
與圖1不同，電極還具有緩沖元件5，緩沖元件5布置在電極頭2 與電極基部1之間。緩沖元件具有球形形狀并具有小于電極頭2 U.4mm)的最大直徑(0.8mm)和大于電極基部1 ( 0.4mm)的最大直徑。
本發(fā)明已考慮到了下面的用于確定電極頭的尺寸的規(guī)則 1.5 xd (4) <d (3) <2.5xd (4)
式中
d (3)是電極頂端3的最大直徑，且 d (4)是突出物4的最大直徑。
這種定尺規(guī)則確保有這種電極頂端3的小的徑向尺寸，這種小的 徑向尺寸僅對(duì)形成材料結(jié)塊是可能的，這種材料結(jié)塊僅允許以徑向方 向的極小的位移。電極頂端3的理想的緩沖行為尤其是在所稱的預(yù)備 階段的緩沖行為并不受到不利的影響。
本發(fā)明已考慮到了下面的用于確定電極頂端的尺寸的規(guī)則(同樣 也適用于緩沖元件5):
d (3) <d (2)，尤其是1.5xd (3) <d (2)，且
1.2 x d ( 4 ) <d ( 2-3 )，尤其是1.5 x d ( 4 ) < d ( 2-3 )。
式中
d ( 2 )是電極頭2的最大直徑 d ( 3 )是電極頂端3的最大直徑 d (4)是突出物4的最大直徑，且
d (2-3)是在從電極頂端3至電極頭2的過渡的最大徑向尺寸。
權(quán)利要求
1.一種用于高強(qiáng)度放電燈的電極，所述電極至少包括電極頭(2)和電極基部(1)，所述電極頭(2)具有球形形狀，其中，在垂直于所述電極的縱向軸線的方向，所述電極頭(2)具有大于在所述電極頭(2)與所述電極基部(1)之間的過渡的所述電極基部(1)的尺寸，且在所述電極頭(2)上布置有球形電極頂端(3)，所述電極頂端在垂直于所述電極的所述縱向軸線的方向具有小于所述電極頭(2)的最大尺寸，其特征在于將圓柱形突出物(4)布置在所述電極頂端(3)上，所述圓柱形突出物在垂直于所述電極的所述縱向軸線的方向具有小于所述連接的電極頂端(3)的最大尺寸，且可用一體式坯料制造所述電極。
2. 如權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于在所述電極頭(2) 與所述電極基部(1)之間布置至少一個(gè)緩沖元件(5)，所述緩沖元 件(5)具有球形形狀，且在垂直于所述電極的所述縱向軸線的方向具 有小于所述電極頭(2)的最大尺寸和大于所述電極基部(1)的最大 尺寸。
3. 如權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于所述電極頭(2)具 有介于700與3000Mm之間的最大尺寸。
4. 如權(quán)利要求1所述的電極，其特征在于所述電極頂端(3) 的直徑值介于1700/xm與300/im之間。
5. 如權(quán)利要求l所述的電極，其特征在于以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱方式形成 所述突出物(4)的形狀且所述突出物(4)具有圓柱形形狀。
6. 如權(quán)利要求5所述的電極，其特征在于 所述突出物(4)具有至多200至1500Atm的軸向尺寸，優(yōu)選介于200與800Mm之間，以及具有200/J/m至1000//m的直徑。
7. —種制造如權(quán)利要求1所述的電極的方法，其中，以旋轉(zhuǎn)對(duì)稱 方式形成所述突出物(4)的形狀且所述突出物(4)具有圓柱形形狀， 且可用 一體式坯料制造所述電極。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于通過局部熔化然后冷 卻一體式圓柱形坯料來制造所述電極頭(2)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于在制造所述電極頭U) 的方法步驟之后，通過局部熔化然后冷卻所述一體式電極材料來制造所述電極頂端(3)和/或所述電極頂端(3)和緩沖元件(5)。
10. 如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于局部熔化所述 一體式圓柱形坯料是通過激光熔化過程來進(jìn)行的。
11. 一種HID燈，所述HID燈包括如權(quán)利要求1至6中的任何一 項(xiàng)所述的至少一個(gè)電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于高強(qiáng)度放電燈的電極，這種電極至少包括電極頭(2)和電極基部(1)，電極頭(2)具有球形形狀，其中，在垂直于電極的縱向軸線的方向，電極頭(2)的尺寸大于在電極頭(2)與電極基部(1)之間的過渡的電極基部(1)的尺寸，且將球形電極頂端(3)布置在電極頭(2)上，電極頂端在垂直于電極的縱向軸線的方向的最大尺寸小于電極頭(2)的最大尺寸。將圓柱形突出物(4)布置在電極頂端(3)上，這種圓柱形突出物在垂直于電極的縱向軸線的方向具有小于連接電極頂端(3)的最大尺寸?？捎靡惑w式坯料制造這種電極。
文檔編號(hào)H01J61/073GK101171661SQ200680015891
公開日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日
發(fā)明者P·佩卡斯基 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司